unjuk kerja water chiller dengan variasi kecepatan …
TRANSCRIPT
i
UNJUK KERJA WATER CHILLER DENGAN VARIASI KECEPATAN
PUTAR KIPAS MENGGUNAKAN PIPA KAPILER 180 CM
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
Mencapai derajat Sarjana Teknik di bidang Teknik Mesin
Oleh
ENGGIE KURNIAWAN
NIM 165214054
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE WATER CHILLER SPEED OF FAN ROUND
VARIATION USE CAPILLARY PIPE LENGTH 180 CM
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
ENGGIE KURNIAWAN
Student Number 165214054
MECHANICAL ENGINEERING PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Perkembangan yang sangat cepat dari mesin pendingin dapat
menimbulkan beberapa masalah salah satunya adalah kebutuhan energi yang
semakin besar Kebutuhan energi besar dapat dikurangi dengan meningkatkan
prestasi kerjanya AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang
dapat mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan Tujuan dari penelitian ini
adalah (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap (b) mengetahui unjuk kerja water chiller yang telah dibuat atau
dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai COPaktual (5)
nilai COPideal (6) Efisiensi (ƞ) dan (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Dalam penelitian ini dirancang dan
dirakit water chiller yang bekerja dengan siklus kompresi uap yang memiliki
komponen utama kompresor berdaya 34 PK kondensor dengan pendingin udara
pipa kapiler dengan panjang 180 cm dan evaporator jenis pipa bersirip
Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada penelitian ini adalah
kecepatan putaran kipas pada evaporator 2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm
Dari hasil penelitian diperoleh (a) water chiller dapat bekerja dengan
baik (b) mengetahui karakteristik yang dimiliki water chiller meliputi (1) Nilai
Win tertinggi sebesar 4895 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm (2)
Nilai Qout tertinggi sebesar 18266 kJ pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm
(3) Nilai Qin tertinggi sebesar 13371 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160
rpm (4) Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2738 pada putaran kipas evaporator 2
1360 rpm (5) Nilai COPideal tertinggi sebesar 3880 pada putaran kipas evaporator
2 1360 rpm (6) Nilai efisiensi (ƞ) tertinggi sebesar 7061 pada putaran kipas
evaporator 2 1360 rpm (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ) sebesar 9217 gs
pada putaran kipas evaporator 2 1360 rpm
Kata kunci water chiller siklus kompresi uap refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The very rapid development of the cooling engine can cause several
problems one of which is the greater energy requirements Large energy needs
can be reduced by increasing work performance AC water chiller is an air
conditioning device that can condition air in more than one room The purpose of
this study is (a) designing and assembling a water chiller that works with a steam
compression cycle (b) knowing the performance of a water chiller that has been
made or assembled includes (1) value Win (2) value Qout (3) value Qin (4) value
COPaktual (5) value COPideal (6) Efficiency (ƞ) and (7) Refrigerant mass flow rate
(ṁ)
The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering
Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta In this study a water chiller
designed and assembled works with a steam compression cycle which has the
main components a 34 PK compressor an air conditioner condenser a 180 cm
long capillary tube and a finned pipe type evaporator The refrigerant used is R-
22 Variations in this study are the fan rotation speed on the evaporator 2 namely
1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm
From the research results obtained (a) the water chiller can work well
(b) know the characteristics of the water chiller include (1) The highest Win value
of 4895 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (2) The highest Qout
value of 18266 kJ at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (3) The highest Qin
value of 13371 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (4) The highest
COPaktual value of 2738 at evaporator fan rotation 2 1360 rpm (5) The highest
COPideal value is 3880 at the evaporator fan rotation 2 1360 rpm (6) The highest
efficiency value (ƞ) is 7061 at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (7)
Refrigerant mass flow rate (ṁ) of 9217 g s at the evaporator fan rotation 2 1360
rpm
Keywords water chiller vapor compression cycle refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITTLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR TABEL xvii
DAFTAR LAMPIRAN xviii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 2
13 Tujuan Penelitian 2
14 Batasan Masalah 3
15 Manfaat Penelitian 3
16 Luaran Penelitian 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5
21 Dasar Teori 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Mesin Pendingin 5
212 Siklus Kompresi Uap 6
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan
Diagram T-s 7
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13
213 Psychrometric Chart 22
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 25
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water
Chiller pada Psychrometric Chart 30
22 Tinjauan Pustaka 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37
31 Objek Penelitian 37
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38
322 Komponen Mesin Water chiller 42
322 Alat Ukur Penelitian 47
33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52
34 Metode Penelitian 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
35 Variasi Penelitia 53
36 Skematik Pengambilan Data 53
37 Cara Pengambilan Data 55
38 Cara Pengolahan Data 57
39 Cara Melakukan Pembahasan 58
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58
BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59
41 Hasil Penelitian 59
42 Perhitungan 63
421 Diagram P-h 63
4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64
422 Data pada Psychrometric Chart 70
43 Pembahasan 71
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78
51 Kesimpulan 78
52 Saran 78
DAFTAR PUSTAKA 80
LAMPIRAN 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14
Gambar 26 Kompresor Scroll 15
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16
Gambar 29 Kompresor Hermetik 17
Gambar 210 Natural Draught Condenser 19
Gambar 211 Force draught Condenser 19
Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21
Gambar 213 Pipa Kapiler 21
Gambar 214 Kipas 22
Gambar 215 Psychrometric Chart 23
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam
Pyschrometric Chart 25
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26
Gambar 218 Proses Sensible Heating 26
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27
Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28
Gambar 221 Proses Humidifying 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE WATER CHILLER SPEED OF FAN ROUND
VARIATION USE CAPILLARY PIPE LENGTH 180 CM
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
ENGGIE KURNIAWAN
Student Number 165214054
MECHANICAL ENGINEERING PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Perkembangan yang sangat cepat dari mesin pendingin dapat
menimbulkan beberapa masalah salah satunya adalah kebutuhan energi yang
semakin besar Kebutuhan energi besar dapat dikurangi dengan meningkatkan
prestasi kerjanya AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang
dapat mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan Tujuan dari penelitian ini
adalah (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap (b) mengetahui unjuk kerja water chiller yang telah dibuat atau
dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai COPaktual (5)
nilai COPideal (6) Efisiensi (ƞ) dan (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Dalam penelitian ini dirancang dan
dirakit water chiller yang bekerja dengan siklus kompresi uap yang memiliki
komponen utama kompresor berdaya 34 PK kondensor dengan pendingin udara
pipa kapiler dengan panjang 180 cm dan evaporator jenis pipa bersirip
Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada penelitian ini adalah
kecepatan putaran kipas pada evaporator 2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm
Dari hasil penelitian diperoleh (a) water chiller dapat bekerja dengan
baik (b) mengetahui karakteristik yang dimiliki water chiller meliputi (1) Nilai
Win tertinggi sebesar 4895 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm (2)
Nilai Qout tertinggi sebesar 18266 kJ pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm
(3) Nilai Qin tertinggi sebesar 13371 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160
rpm (4) Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2738 pada putaran kipas evaporator 2
1360 rpm (5) Nilai COPideal tertinggi sebesar 3880 pada putaran kipas evaporator
2 1360 rpm (6) Nilai efisiensi (ƞ) tertinggi sebesar 7061 pada putaran kipas
evaporator 2 1360 rpm (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ) sebesar 9217 gs
pada putaran kipas evaporator 2 1360 rpm
Kata kunci water chiller siklus kompresi uap refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The very rapid development of the cooling engine can cause several
problems one of which is the greater energy requirements Large energy needs
can be reduced by increasing work performance AC water chiller is an air
conditioning device that can condition air in more than one room The purpose of
this study is (a) designing and assembling a water chiller that works with a steam
compression cycle (b) knowing the performance of a water chiller that has been
made or assembled includes (1) value Win (2) value Qout (3) value Qin (4) value
COPaktual (5) value COPideal (6) Efficiency (ƞ) and (7) Refrigerant mass flow rate
(ṁ)
The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering
Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta In this study a water chiller
designed and assembled works with a steam compression cycle which has the
main components a 34 PK compressor an air conditioner condenser a 180 cm
long capillary tube and a finned pipe type evaporator The refrigerant used is R-
22 Variations in this study are the fan rotation speed on the evaporator 2 namely
1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm
From the research results obtained (a) the water chiller can work well
(b) know the characteristics of the water chiller include (1) The highest Win value
of 4895 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (2) The highest Qout
value of 18266 kJ at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (3) The highest Qin
value of 13371 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (4) The highest
COPaktual value of 2738 at evaporator fan rotation 2 1360 rpm (5) The highest
COPideal value is 3880 at the evaporator fan rotation 2 1360 rpm (6) The highest
efficiency value (ƞ) is 7061 at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (7)
Refrigerant mass flow rate (ṁ) of 9217 g s at the evaporator fan rotation 2 1360
rpm
Keywords water chiller vapor compression cycle refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITTLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR TABEL xvii
DAFTAR LAMPIRAN xviii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 2
13 Tujuan Penelitian 2
14 Batasan Masalah 3
15 Manfaat Penelitian 3
16 Luaran Penelitian 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5
21 Dasar Teori 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Mesin Pendingin 5
212 Siklus Kompresi Uap 6
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan
Diagram T-s 7
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13
213 Psychrometric Chart 22
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 25
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water
Chiller pada Psychrometric Chart 30
22 Tinjauan Pustaka 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37
31 Objek Penelitian 37
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38
322 Komponen Mesin Water chiller 42
322 Alat Ukur Penelitian 47
33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52
34 Metode Penelitian 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
35 Variasi Penelitia 53
36 Skematik Pengambilan Data 53
37 Cara Pengambilan Data 55
38 Cara Pengolahan Data 57
39 Cara Melakukan Pembahasan 58
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58
BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59
41 Hasil Penelitian 59
42 Perhitungan 63
421 Diagram P-h 63
4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64
422 Data pada Psychrometric Chart 70
43 Pembahasan 71
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78
51 Kesimpulan 78
52 Saran 78
DAFTAR PUSTAKA 80
LAMPIRAN 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14
Gambar 26 Kompresor Scroll 15
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16
Gambar 29 Kompresor Hermetik 17
Gambar 210 Natural Draught Condenser 19
Gambar 211 Force draught Condenser 19
Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21
Gambar 213 Pipa Kapiler 21
Gambar 214 Kipas 22
Gambar 215 Psychrometric Chart 23
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam
Pyschrometric Chart 25
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26
Gambar 218 Proses Sensible Heating 26
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27
Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28
Gambar 221 Proses Humidifying 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Perkembangan yang sangat cepat dari mesin pendingin dapat
menimbulkan beberapa masalah salah satunya adalah kebutuhan energi yang
semakin besar Kebutuhan energi besar dapat dikurangi dengan meningkatkan
prestasi kerjanya AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang
dapat mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan Tujuan dari penelitian ini
adalah (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap (b) mengetahui unjuk kerja water chiller yang telah dibuat atau
dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai COPaktual (5)
nilai COPideal (6) Efisiensi (ƞ) dan (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Dalam penelitian ini dirancang dan
dirakit water chiller yang bekerja dengan siklus kompresi uap yang memiliki
komponen utama kompresor berdaya 34 PK kondensor dengan pendingin udara
pipa kapiler dengan panjang 180 cm dan evaporator jenis pipa bersirip
Refrigeran yang digunakan adalah R-22 Variasi pada penelitian ini adalah
kecepatan putaran kipas pada evaporator 2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm
Dari hasil penelitian diperoleh (a) water chiller dapat bekerja dengan
baik (b) mengetahui karakteristik yang dimiliki water chiller meliputi (1) Nilai
Win tertinggi sebesar 4895 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm (2)
Nilai Qout tertinggi sebesar 18266 kJ pada putaran kipas evaporator 2 1160 rpm
(3) Nilai Qin tertinggi sebesar 13371 kJkg pada putaran kipas evaporator 2 1160
rpm (4) Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2738 pada putaran kipas evaporator 2
1360 rpm (5) Nilai COPideal tertinggi sebesar 3880 pada putaran kipas evaporator
2 1360 rpm (6) Nilai efisiensi (ƞ) tertinggi sebesar 7061 pada putaran kipas
evaporator 2 1360 rpm (7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ) sebesar 9217 gs
pada putaran kipas evaporator 2 1360 rpm
Kata kunci water chiller siklus kompresi uap refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The very rapid development of the cooling engine can cause several
problems one of which is the greater energy requirements Large energy needs
can be reduced by increasing work performance AC water chiller is an air
conditioning device that can condition air in more than one room The purpose of
this study is (a) designing and assembling a water chiller that works with a steam
compression cycle (b) knowing the performance of a water chiller that has been
made or assembled includes (1) value Win (2) value Qout (3) value Qin (4) value
COPaktual (5) value COPideal (6) Efficiency (ƞ) and (7) Refrigerant mass flow rate
(ṁ)
The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering
Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta In this study a water chiller
designed and assembled works with a steam compression cycle which has the
main components a 34 PK compressor an air conditioner condenser a 180 cm
long capillary tube and a finned pipe type evaporator The refrigerant used is R-
22 Variations in this study are the fan rotation speed on the evaporator 2 namely
1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm
From the research results obtained (a) the water chiller can work well
(b) know the characteristics of the water chiller include (1) The highest Win value
of 4895 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (2) The highest Qout
value of 18266 kJ at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (3) The highest Qin
value of 13371 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (4) The highest
COPaktual value of 2738 at evaporator fan rotation 2 1360 rpm (5) The highest
COPideal value is 3880 at the evaporator fan rotation 2 1360 rpm (6) The highest
efficiency value (ƞ) is 7061 at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (7)
Refrigerant mass flow rate (ṁ) of 9217 g s at the evaporator fan rotation 2 1360
rpm
Keywords water chiller vapor compression cycle refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITTLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR TABEL xvii
DAFTAR LAMPIRAN xviii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 2
13 Tujuan Penelitian 2
14 Batasan Masalah 3
15 Manfaat Penelitian 3
16 Luaran Penelitian 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5
21 Dasar Teori 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Mesin Pendingin 5
212 Siklus Kompresi Uap 6
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan
Diagram T-s 7
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13
213 Psychrometric Chart 22
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 25
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water
Chiller pada Psychrometric Chart 30
22 Tinjauan Pustaka 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37
31 Objek Penelitian 37
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38
322 Komponen Mesin Water chiller 42
322 Alat Ukur Penelitian 47
33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52
34 Metode Penelitian 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
35 Variasi Penelitia 53
36 Skematik Pengambilan Data 53
37 Cara Pengambilan Data 55
38 Cara Pengolahan Data 57
39 Cara Melakukan Pembahasan 58
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58
BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59
41 Hasil Penelitian 59
42 Perhitungan 63
421 Diagram P-h 63
4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64
422 Data pada Psychrometric Chart 70
43 Pembahasan 71
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78
51 Kesimpulan 78
52 Saran 78
DAFTAR PUSTAKA 80
LAMPIRAN 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14
Gambar 26 Kompresor Scroll 15
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16
Gambar 29 Kompresor Hermetik 17
Gambar 210 Natural Draught Condenser 19
Gambar 211 Force draught Condenser 19
Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21
Gambar 213 Pipa Kapiler 21
Gambar 214 Kipas 22
Gambar 215 Psychrometric Chart 23
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam
Pyschrometric Chart 25
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26
Gambar 218 Proses Sensible Heating 26
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27
Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28
Gambar 221 Proses Humidifying 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The very rapid development of the cooling engine can cause several
problems one of which is the greater energy requirements Large energy needs
can be reduced by increasing work performance AC water chiller is an air
conditioning device that can condition air in more than one room The purpose of
this study is (a) designing and assembling a water chiller that works with a steam
compression cycle (b) knowing the performance of a water chiller that has been
made or assembled includes (1) value Win (2) value Qout (3) value Qin (4) value
COPaktual (5) value COPideal (6) Efficiency (ƞ) and (7) Refrigerant mass flow rate
(ṁ)
The study was conducted experimentally at the Mechanical Engineering
Laboratory of Sanata Dharma University Yogyakarta In this study a water chiller
designed and assembled works with a steam compression cycle which has the
main components a 34 PK compressor an air conditioner condenser a 180 cm
long capillary tube and a finned pipe type evaporator The refrigerant used is R-
22 Variations in this study are the fan rotation speed on the evaporator 2 namely
1160 rpm 1260 rpm 1360 rpm
From the research results obtained (a) the water chiller can work well
(b) know the characteristics of the water chiller include (1) The highest Win value
of 4895 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (2) The highest Qout
value of 18266 kJ at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (3) The highest Qin
value of 13371 kJ kg at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (4) The highest
COPaktual value of 2738 at evaporator fan rotation 2 1360 rpm (5) The highest
COPideal value is 3880 at the evaporator fan rotation 2 1360 rpm (6) The highest
efficiency value (ƞ) is 7061 at the evaporator fan rotation 2 1160 rpm (7)
Refrigerant mass flow rate (ṁ) of 9217 g s at the evaporator fan rotation 2 1360
rpm
Keywords water chiller vapor compression cycle refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITTLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR TABEL xvii
DAFTAR LAMPIRAN xviii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 2
13 Tujuan Penelitian 2
14 Batasan Masalah 3
15 Manfaat Penelitian 3
16 Luaran Penelitian 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5
21 Dasar Teori 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Mesin Pendingin 5
212 Siklus Kompresi Uap 6
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan
Diagram T-s 7
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13
213 Psychrometric Chart 22
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 25
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water
Chiller pada Psychrometric Chart 30
22 Tinjauan Pustaka 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37
31 Objek Penelitian 37
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38
322 Komponen Mesin Water chiller 42
322 Alat Ukur Penelitian 47
33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52
34 Metode Penelitian 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
35 Variasi Penelitia 53
36 Skematik Pengambilan Data 53
37 Cara Pengambilan Data 55
38 Cara Pengolahan Data 57
39 Cara Melakukan Pembahasan 58
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58
BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59
41 Hasil Penelitian 59
42 Perhitungan 63
421 Diagram P-h 63
4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64
422 Data pada Psychrometric Chart 70
43 Pembahasan 71
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78
51 Kesimpulan 78
52 Saran 78
DAFTAR PUSTAKA 80
LAMPIRAN 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14
Gambar 26 Kompresor Scroll 15
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16
Gambar 29 Kompresor Hermetik 17
Gambar 210 Natural Draught Condenser 19
Gambar 211 Force draught Condenser 19
Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21
Gambar 213 Pipa Kapiler 21
Gambar 214 Kipas 22
Gambar 215 Psychrometric Chart 23
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam
Pyschrometric Chart 25
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26
Gambar 218 Proses Sensible Heating 26
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27
Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28
Gambar 221 Proses Humidifying 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITTLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
HALAMAN PERSETUJUAN KARYA vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
KATA PENGANTAR ix
DAFTAR ISI xi
DAFTAR GAMBAR xiv
DAFTAR TABEL xvii
DAFTAR LAMPIRAN xviii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
11 Latar Belakang 1
12 Rumusan Masalah 2
13 Tujuan Penelitian 2
14 Batasan Masalah 3
15 Manfaat Penelitian 3
16 Luaran Penelitian 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5
21 Dasar Teori 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Mesin Pendingin 5
212 Siklus Kompresi Uap 6
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan
Diagram T-s 7
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13
213 Psychrometric Chart 22
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 25
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water
Chiller pada Psychrometric Chart 30
22 Tinjauan Pustaka 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37
31 Objek Penelitian 37
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38
322 Komponen Mesin Water chiller 42
322 Alat Ukur Penelitian 47
33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52
34 Metode Penelitian 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
35 Variasi Penelitia 53
36 Skematik Pengambilan Data 53
37 Cara Pengambilan Data 55
38 Cara Pengolahan Data 57
39 Cara Melakukan Pembahasan 58
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58
BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59
41 Hasil Penelitian 59
42 Perhitungan 63
421 Diagram P-h 63
4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64
422 Data pada Psychrometric Chart 70
43 Pembahasan 71
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78
51 Kesimpulan 78
52 Saran 78
DAFTAR PUSTAKA 80
LAMPIRAN 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14
Gambar 26 Kompresor Scroll 15
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16
Gambar 29 Kompresor Hermetik 17
Gambar 210 Natural Draught Condenser 19
Gambar 211 Force draught Condenser 19
Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21
Gambar 213 Pipa Kapiler 21
Gambar 214 Kipas 22
Gambar 215 Psychrometric Chart 23
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam
Pyschrometric Chart 25
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26
Gambar 218 Proses Sensible Heating 26
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27
Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28
Gambar 221 Proses Humidifying 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
211 Mesin Pendingin 5
212 Siklus Kompresi Uap 6
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan
Diagram T-s 7
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap 10
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap 13
213 Psychrometric Chart 22
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart 23
2132 Proses-proses yang terjadi pada Udara dalam
Psychrometric Chart 25
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water
Chiller pada Psychrometric Chart 30
22 Tinjauan Pustaka 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 37
31 Objek Penelitian 37
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller 38
321 Bahan dan Alat-alat Bantu 38
322 Komponen Mesin Water chiller 42
322 Alat Ukur Penelitian 47
33 Alur Pelaksanaan Penelitian 51
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller 52
34 Metode Penelitian 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
35 Variasi Penelitia 53
36 Skematik Pengambilan Data 53
37 Cara Pengambilan Data 55
38 Cara Pengolahan Data 57
39 Cara Melakukan Pembahasan 58
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58
BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59
41 Hasil Penelitian 59
42 Perhitungan 63
421 Diagram P-h 63
4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64
422 Data pada Psychrometric Chart 70
43 Pembahasan 71
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78
51 Kesimpulan 78
52 Saran 78
DAFTAR PUSTAKA 80
LAMPIRAN 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14
Gambar 26 Kompresor Scroll 15
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16
Gambar 29 Kompresor Hermetik 17
Gambar 210 Natural Draught Condenser 19
Gambar 211 Force draught Condenser 19
Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21
Gambar 213 Pipa Kapiler 21
Gambar 214 Kipas 22
Gambar 215 Psychrometric Chart 23
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam
Pyschrometric Chart 25
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26
Gambar 218 Proses Sensible Heating 26
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27
Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28
Gambar 221 Proses Humidifying 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
35 Variasi Penelitia 53
36 Skematik Pengambilan Data 53
37 Cara Pengambilan Data 55
38 Cara Pengolahan Data 57
39 Cara Melakukan Pembahasan 58
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan 58
BAB IV HASIL PENGUJIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 59
41 Hasil Penelitian 59
42 Perhitungan 63
421 Diagram P-h 63
4211 Perhitungan pada Diagram P-h 64
422 Data pada Psychrometric Chart 70
43 Pembahasan 71
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 78
51 Kesimpulan 78
52 Saran 78
DAFTAR PUSTAKA 80
LAMPIRAN 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14
Gambar 26 Kompresor Scroll 15
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16
Gambar 29 Kompresor Hermetik 17
Gambar 210 Natural Draught Condenser 19
Gambar 211 Force draught Condenser 19
Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21
Gambar 213 Pipa Kapiler 21
Gambar 214 Kipas 22
Gambar 215 Psychrometric Chart 23
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam
Pyschrometric Chart 25
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26
Gambar 218 Proses Sensible Heating 26
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27
Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28
Gambar 221 Proses Humidifying 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin 5
Gambar 22 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap 6
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h 7
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s 7
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor 14
Gambar 26 Kompresor Scroll 15
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal 16
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik 16
Gambar 29 Kompresor Hermetik 17
Gambar 210 Natural Draught Condenser 19
Gambar 211 Force draught Condenser 19
Gambar 212 Evaporator Jenis Sirip 21
Gambar 213 Pipa Kapiler 21
Gambar 214 Kipas 22
Gambar 215 Psychrometric Chart 23
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam
Pyschrometric Chart 25
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying 26
Gambar 218 Proses Sensible Heating 26
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling 27
Gambar 220 Proses Sensible Cooling 28
Gambar 221 Proses Humidifying 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 222 Proses Dehumidifying 29
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying 29
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying 30
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller 31
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller 32
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller 37
Gambar 32 Kayu dan Triplek 38
Gambar 33 Besi L 39
Gambar 34 Pipa Air 39
Gambar 35 Isolasi 40
Gambar 36 Refrigeran R-22 40
Gambar 37 Bak Penampung Air 41
Gambar 38 Alumunium foil 42
Gambar 39 Kompresor 43
Gambar 310 Kondensor 44
Gambar 311 Evaporator 1 44
Gambar 312 Evaporator 2 45
Gambar 313 Pipa Kapiler 45
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump) 46
Gambar 315 Termokopel 47
Gambar 316 Hygrometer 48
Gambar 317 Stopwatch 49
Gambar 318 Pressure Gauge 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 319 Tang Ampere 50
Gambar 320 Takometer 50
Gambar 321 Anemometer 50
Gambar 322 Skema Alur Penelitian 51
Gambar 323 Skematik Pengambilan Data 53
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm 64
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 1160 rpm 71
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 72
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 73
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 74
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 75
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 76
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Spesifikasi Kipas 46
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer 48
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge 49
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas 53
Tabel 35 Tabel pengambilan data 56
Tabel 41 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm 60
Tabel 42 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm 61
Tabel 43 Data hasil rata ndash rata variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm 62
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi 64
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi 65
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi 66
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi 67
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi 68
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi 69
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi 69
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua
variasi 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller 82
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller 82
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller 83
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller 83
Gambar L5 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1260 rpm 84
Gambar L6 Diagram P-h Kecepatan Putar Kipas Evaporator 2 1360 rpm 85
Gambar L7 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1260 rpm 86
Gambar L8 Psychrometric Chart Berdasarkan Kecepatan Kipas Evaporator 2
1360 rpm 87
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 88
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table 89
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang
Sebagian besar penduduk negara beriklim tropis mengeluhkan suhu lingkungan
yang terbilang cukup panas salah satunya Indonesia Suhu lingkungan di negara ini
dapat melebihi 30 Oleh karena itu diperlukan sebuah mesin yang dapat
menyejukkan udara atau untuk mengkondisikan udara Terdapat banyak macam
mesin penyejuk udara akan tetapi mesin penyejuk udara yang biasanya digunakan
adalah Air Conditioner (AC) dan mesin water chiller Mesin pengkondisian berfungsi
untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan yang meliputi suhu kebutuhan udara
segar kebersihan udara dan distribusi udara Mesin pengondisian udara biasa
ditemukan di banyak tempat seperti pusat perbelanjaan industri perkantoran sarana
transportasi maupun rumah tangga
AC dan mesin water chiller mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk
mengkondisikan udara di suatu tempat dengan cara mengambil serta memindahkan
kalor dengan suatu media perantara Water chiller merupakan mesin yang
dipergunakan dalam pengkondisian udara yang memakai refrigeran primer sebagai
media utama mendinginkan air Air yang telah didinginkan dinamakan dengan
refrigeran sekunder Dari water chiller air didistribusikan ke mesin penukar kalor
yang disebut dengan Fan Coil Unit (FCU) dan Air Handling Unit (AHU) Berbeda
dengan AC yang biasa dipergunakan untuk beban yang kecil Water chiller biasa
digunakan untuk beban pendinginan yang besar seperti untuk gedung bertingkat
mall industri hotel perkantoran restoran rumah sakit gedung bioskop dan lain-lain
Water chiller dipergunakan pada sistem pengkondisian udara sentral sedangkan AC
tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan latar belakang di atas penulis berkeinginan untuk mempelajari dan
memahami cara kerja mesin pendingin water chiller tersebut secara mendalam
Dengan cara membuat salah satu model water chiller yang diharapkan dapat
membantu penulis dapat mengerti dan mempelajari karakteristik dari mesin water
chiller tersebut
12 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan batasan masalah di atas peneliti merumuskan
masalah dalam penelitian ini sebagai berikut
a Bagaimanakah cara merancang dan merakit model water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di
dalam ruangan
b Bagaimanakah pengaruh kecepatan putaran kipas terhadap unjuk kerja dari
mesin water chiller dengan panjang pipa kapiler 180 cm
13 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian maka tujuan penelitian dinyatakan
sebagai berikut
a Merancang dan merakit model water chiller yang bekerja dengan siklus
kompresi uap yang dipergunakan untuk pengkondisian udara di dalam ruangan
b Mengetahui unjuk kerja mesin water chiller yang telah dibuat meliputi
1 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( )
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ( )
3 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( )
4 Besarnya actual coefficient of performance ( )
5 Besarnya ideal coefficient of performance ( )
6 Besarnya efisiensi siklus kompresi uap water chiller (ƞ)
7 Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
14 Batasan Masalah
Batasan - batasan yang digunakan di dalam pembuatan model water chiller
yang bekerja dengan siklus kompresi uap adalah sebagai berikut
a Komponen utama water chiller terdiri dari kompresor kondensor evaporator
pipa kapiler filter dan komponen pendukung meliputi tempat pendingin air
pompa dan sistem perpipaan
b Kompresor mempunyai daya 34 PK jenis kompresor rotari Ukuran komponen
utama yang lain menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor
c Refrigeran yang digunakan adalah R22
d Pipa kapiler dengan panjang 180 cm dengan diameter 054 mm
e Sistem pengkodisian ruangan menggunakan udara segar
f Suhu kerja kondensor dirancang lebih tinggi dari suhu udara luar (lingkungan)
g Suhu kerja evaporator dirancang lebih rendah dari suhu air yang akan
didinginkan
h Variasi penelitian dilakukan terhadap kecepatan putaran kipas pada evaporator
2 yaitu 1160 rpm 1260 rpm dan 1360 rpm
i Kipas yang digunakan pada evaporator 2 menggunakan daya 60 watt
j Ukuran ruangan pendingin 120 cm x 130 cm x 70 cm
k Beban pendinginan yang dipergunakan berupa air yang dimasukan kedalam
botol 15 liter dengan jumlah sebanyak 10 botol dengan kondisi botol tertutup
15 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian mesin model water chiller ini adalah
a Mempunyai pengalaman dalam perancangan mesin model water chiller untuk
pengondisian udara
b Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang
mempunyai penelitian sejenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
c Mampu memahami unjuk kerja mesin water chiller untuk pengondisian udara
d Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak
ramai
16 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa model water
chiller yang dapat dipergunakan untuk pengkondisian udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJUAN PUSTAKA
21 Dasar Teori
211 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan
kalor dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi dengan
memerlukan suatu kerja Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses yaitu proses kompresi proses kondensasi proses penurunan tekanan (proses
iso entalpi) dan proses evaporasi Mesin pendingin yang menggunakan siklus
kompresi uap mempunyai komponen utama yaitu kompresor evaporator
kondensor dan katup ekspansi Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap
dinamakan dengan refrigeran
Lingkungan bersuhu tinggi
Qout
Win
Qin
Lingkungan bersuhu rendah
Gambar 21 Prinsip Dasar Kerja Mesin Pendingin
Pada Gambar 21 Qin adalah besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang
dihisap oleh mesin pendingin Qout adalah besarnya kalor yang dilepaskan mesin
Mesin Pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
pendingin ke lingkungan yang bersuhu tinggi dan Win adalah kerja yang diperlukan
untuk memindahkan kalor tersebut
212 Siklus Kompresi Uap
2121 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Rangkaian komponen pada siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 22
Komponen utama pada siklus kompresi uap meliputi kompresor kondensor pipa
kapiler dan evaporator
Gambar 2 2 Rangkaian Komponen Siklus Kompresi Uap
Aliran refrigeran berlangsung dari kompresor menuju kondensor dari
kondensor menuju pipa kapiler dari pipa kapiler menuju evaporator dan dari
evaporator kembali menuju kompresor Qin adalah besarnya kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran Qout adalah besarnya kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja kompresor persatuan
massa refrigeran Besarnya Qout adalah besarnya Qin ditambah dengan besarnya Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
2122 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h dan Diagram T-s
Siklus kompresi uap bila digambarkan pada diagram P-h dan diagram T-s
seperti tersaji pada Gambar 23 dan Gambar 24 Proses-proses yang terjadi pada
siklus kompresi uap adalah (a) proses kompresi (proses 1 ndash 2) (b) proses
desuperheating (proses 2 ndash 2a) (c) proses kondensasi (proses 2a ndash 3a) (d) proses
pendinginan lanjut (proses 3a ndash 3) (e) proses penurunan tekanan (proses 3 ndash 4) (f)
proses evaporasi (4 ndash 1a) dan (g) proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Gambar 23 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Gambar 24 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Dalam siklus kompresi uap refrigeran mengalami beberapa proses meliputi
a Proses kompresi (1 - 2)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada proses 1 ndash 2 dan
berlangsung secara isentropik adiabatik (isoentropi atau entropi konstan) Kondisi
awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut
bertekanan rendah setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi Proses ini berlangsung secara isentropik maka temperatur
ke luar kompresor pun meningkat
b Proses desuperheating atau proses penurunan temperatur gas panas lanjut
menjadi gas jenuh (proses 2 - 2a)
Proses penurunan temperatur dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi
pada proses 2 ndash 2a Proses ini juga dinamakan desuperheating Refrigeran
mengalami penurunan temperatur pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya
kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena temperatur refrigeran
lebih tinggi dari temperatur lingkungan
c Proses kondensasi (2a - 3a)
Proses kondensasi terjadi pada proses 2a-3a berlangsung di dalam kondensor
Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh Proses
berlangsung pada temperatur dan tekanan tetap Pada proses ini terjadi aliran kalor
dari kondensor ke lingkungan karena temperatur kondensor lebih tinggi dari
temperatur udara lingkungan Karena prosesnya berlangsung pada suhu tetap maka
prosesnya dinamakan dengan isotermis Prosesnya yang berlangsung pada tekanan
yang tetap maka dinamakan dengan isobar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
d Proses pendinginan lanjut (3a - 3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada proses 3a ndash 3 Proses pendinginan
lanjut merupakan proses penurunan temperatur refrigeran dari keadaan refrigeran
cair Proses ini berlangsung pada tekanan konstan Proses ini diperlukan agar
kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar ndash benar berada dalam fase cair
untuk memudahkan mengalirnya refrigeran di dalam pipa kapiler Selain itu juga
menaikkan COP mesin
e Proses penurunan tekanan (3 - 4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada proses 3ndash4 berlangsung di pipa kapiler
secara isoentalpi (entalpi sama) Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke
komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan temperatur
Sehingga temperatur dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan Pada
tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas
f Proses penguapan atau evaporasi (4 - 1a)
Proses evaporasi terjadi pada proses 4 ndash 1a Proses ini berlangsung di
evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal (temperatur sama) Dalam
fasa campuran cair dan gas refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor
dari lingkungan sehingga akan mengubah fasa refrigeran berubah menjadi gas
jenuh
g Proses pemanasan lanjut (1a ndash 1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada proses 1a ndash 1 Proses ini merupakan
proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami
pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor Hal ini di maksudkan agar kondisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan
dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan Selain itu proses ini dapat
menaikkan nilai COP mesin
2123 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor (Win) energi yang dilepas kondensor (Qout) energi yang diserap
evaporator (Qin) COPaktual COPideal efisiensi (ɳ) dan laju aliran massa refrigeran
(ṁ)
a Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi
yang terjadi pada proses 1 ke 2 Besarnya kenaikkan entalpi refrigeran ini
menunjukkan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigeran Kerja
kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (21)
Win = h2 ndash h1 (21)
Pada Persamaan (21)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kompresor (kJkg)
b Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor
merupakan perubahan entalpi yang terjadi pada proses 2 ndash 3 Perubahan energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
yang dilepas kondensor tersebut dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan
(22)
Qout = h2 ndash h3 (22)
Pada Persamaan (22)
Qout Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h3 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor atau masuk pipa kapiler
(kJkg)
c Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor yang diserap evaporator merupakan perubahan entalpi yang
terjadi pada proses 4 ndash 1 perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan
mempergunakan Persamaan (23)
Qin = h1 ndash h4 (23)
Pada Persamaan (23)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3
d Koefisien prestasi aktual Actual Coefficient Of Performance (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) adalah perbandingan antara kalor yang
diserap evaporator (Qin) dengan kerja yang diberikan kompresor (Win) Energi kalor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (24)
COPaktual = Qin
Win =
ℎ1minusℎ4
ℎ2minusℎ1 (24)
Pada Persamaan (24)
Qin Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (kJkg)
Win Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJkg)
h1 Nilai entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (kJkg)
h2 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (kJkg)
h4 Nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator atau sama dengan nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar dari pipa kapiler Nilai h4 = h3 (kJkg)
e Koefisien prestasi ideal Ideal Coefficient Of Performance (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap (COPideal) dapat dihitung
dengan mempergunakan Persamaan (25)
COPideal = T evap
119879119888119900119899119889minus119879 119890119907119886119901 (25)
Pada Persamaan (25)
COPideal Koefisien prestasi ideal
Tcond Temperatur kerja mutlak kondensor (K)
Tevap Temperatur kerja mutlak evaporator (K)
f Efisiensi dari mesin kompresi uap (η)
Efisiensi dari mesin kompresi uap dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (26)
η = 119862119874119875 119886119896119905119906119886119897
119862119874119875 119894119889119890119886119897 x 100 (26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Pada Persamaan (26)
COPaktual Koefisien prestasi kerja aktual mesin kompresi uap
COPideal Koefisen prestasi kerja ideal mesin kompresi uap
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Laju aliran massa refirgeran dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (27)
ṁ = 119881 119909 119868
119882 119894119899 119909 1000 (27)
Pada Persamaan (27)
ṁ Laju aliran massa refrigeran (kgs)
I Arus listrik (A)
V Tegangan listrik (Volt)
Win Kerja yang dilakukan kompresor (kJkg)
h Daya Kompresor (P)
Daya kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (28)
P = V x I (28)
Pada Persamaan (28)
P Daya kompresor (Jdet)
V Tegangan listrik (Volt)
I Arus listrik pada kompresor (A)
2124 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor kondensor evaporator dan pipa kapiler Komponen tambahan mesin
siklus kompresi uap terdiri dari filter dan kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
a Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi
untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit
mesin pendingin Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran kompresor dapat
diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu (1) Open Type Compressor (2)
Kompresor Scroll (3) Kompresor Sentrifugal (4) Kompresor Semi Hermetik (5)
Kompresor Hermatik (6) Kompresor Sekrup
1 Open Type Compressor
Pada kompresor jenis ini kompresornya terpisah dari penggeraknya
Penggerak kompresor pada umumnya dengan menggunakan motor listrik ada juga
yang memakai motor bensin atau motor diesel Salah satu ujung poros engkol
menonjol keluar sebagai tempat memasang puli transmisi Melalui tali kipas (V
belt) puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya Putaran kompresor itu mudah
diatur untuk dipercepat atau diperlambat dengan hanya mengubah diameter puli
saja Putaran kompresor yang lambat dapat memperpanjang masa kerja (umur) dari
bantalan katup torak dan komponen lain Selain itu kompresor lebih mudah distart
sehingga tidak memerlukan motor listrik yang lebih besar dengan daya start yang
tinggi Gambar 25 menyajikan contoh gambar open type compressor
Gambar 25 Kompresor Open Type Compressor
(Sumber httpswwwindotradingcomproductkompresor-ac-bitzer-p346221aspx)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2 Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll
(pusaran) Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada
orbit Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan
dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll
tersebut Gambar 26 menyajikan contoh gambar kompresor scroll
Gambar 26 Kompresor Scroll
(Sumber httpshvactutorialwordpresscomsectioned-
componentscompressorscopeland-scroll-compressors )
3 Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal
untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah
menjadi tekanan potensial Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran
sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft
rotor dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk
diubah menjadi tekanan yang bertambah Gambar 27 menyajikan contoh gambar
kompresor sentrifugal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 27 Kompresor Sentrifugal
(Sumber httpssemestapikirankuwordpresscom)
4 Kompresor Semi Hermetik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-
masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah Untuk menggerakan kompresor
poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung Gambar 28
menyajikan contoh gambar kompresor sentrifugal Gambar 28 menyajikan contoh
gambar kompresor semi hermetik
Gambar 28 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber httpswwwindotradingcomproductcompressor-semi-hermetic-
p179399aspx )
5 Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor
dengan stator motor penggeraknya Pada kompresor hermetik dipergunakan
sambungan las sehingga rapat udara Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah
terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka Sebaliknya dengan kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari baja
dengan pengerjaan las sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat
diperiksa tanpa memotong rumah kompresor Gambar 29 menyajikan contoh
gambar kompresor hermetik
Gambar 29 Kompresor Hermetik
(Sumber httpsindonesianalibabacomproduct-detail1-30hp-copeland-brand-
hermetic-compressor-high-temp-compressor-60527339377html)
6 Kompresor Sekrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan
kompresor dari ujung yang lain Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa
sehingga uap mengalir ke dalam Nilai putaran terus berlanjut refrigeran yang
terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor Pada putaran selanjutnya
terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina sehingga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui
saluran buang
b Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah fase refrigeran dari
bentuk gas menjadi cair Pelepasan kalor terjadi karena suhu refrigerant yang
mengalir di kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan sehingga kalor
secara alami berpindah ke udara luar Ketika terjadinya proses pelepasan kalor
refrigeran akan mengalami proses kondensasi Kondensor yang banyak digunakan
pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara Kondensor
mempunyai fungsi melepaskan kalor yang diserap refrigeran di evaporator dan
kerja kompresor selama proses kompresi Dilihat dari sisi media yang digunakan
kondensor dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
1 Kondensor Berpendingin Udara
Kondensor berpendingin udara adalah kondensor yang menggunakan udara
sebagai media pendingin Kodensor berpendingin udara mempunyai dua tipe
antara lain (a) Natural Draught Condenser (b) Force Draught Condenser
a Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas
atau konveksi alami Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis
Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan
aliran udara Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu
show case chest freezer maupun frezeer Gambar 210 menyajikan salah satu
contoh gambar Natural Draught Condenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 210 Natural Draught Condenser
(Sumber httpparma-teknikblogspotcom201210kondensor-kulkashtml)
b Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa
Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower Jenis ini ditemui
pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC Gambar 211 menyajikan
salah satu contoh gambar Force Draught Condenser
Gambar 211 Force Drought Condenser
(Sumber httpindonesianrefrigeration-condensingunitcomsupplier-231590-air-
cooled-condenser )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2 Kondensor Berpendingin Air
Kondensor berpendingin air adalah kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi
menjadi dua jenis yaitu
a Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor
dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower untuk
diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki Selanjutnya
air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor
b Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor
diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air
dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi
c Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan dari campuran fase cair dan gas
menjadi gas atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan Saat perubahan
fase diperlukan energi kalor Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan
evaporator Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari
temperatur sekelilingnya sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran Proses
penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan dan suhu tetap
Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap
adalah jenis pipa dengan sirip pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 212 Evaporator Jenis Pipa Bersirip
(Sumber httpalyitankblogspotcom)
d Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus
kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tinggi dan sisi tekanan rendah
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja
kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan evaporator sama
Gambar 213 Pipa Kapiler
e Refrigeran
Refrigeran adalah fluida kerja mesin pendingin yang berfungsi untuk
menyerap kalor dari suatu benda Refrigeran dapat dipakai sebagai fluida kerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
mesin pendingin siklus kompresi uap apabila memenuhi sifat-sifat aman seperti
tidak mudah terbakar tidak beracun tidak menyebabkan korosi pada logam yang
dipakai pada sitem mesin pendingin dan tidak berkontaminasi dengan produk
apapun Refrigeran dipilih sebagai fluida kerja karena memiliki titik didih yang
rendah serta tidak membutuhkan waktu yang lama dan tekanan yang tinggi untuk
menaikkan suhu fluida kerja
f Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu Kipas ini
berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dihembuskan oleh kipas akan
mempercepat proses perpindahan kalor
Gambar 214 Kipas
(Sumber httpstornadofancoidproductstornado-industrial-floor-fan)
213 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan
untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu Dengan
psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara
secara cepat dan cukup presisi Untuk mengetahui nilai dari properti-properti (Tdb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Twb W RH H SpV) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut
sudah diketahui
2131 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi (a) dry-bulb
temperature (Tdb) (b) wet-bulb temperature (Twb) (c) dew-point temperature (Tdp)
(d) specific humidity (W)(e) relative humidity (RH) (f) enthalpy (H) dan (g)
volume spesific (SpV) Contoh psychrometric chart disajikan pada Gambar 215
Gambar 215 Psychrometric Chart (Sumber httpref-wikicomimg_article163ejpg)
a Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah
(tidak diselimuti kain basah) Tdb diposisikan pada garis sumbu mendatar yang
terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb temperature adalah suhu udara pada keadaan basah yang diperoleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi
basah (diselimuti kain basah) Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang
berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart
c Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan
terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan
adanya perubahan kandungan uap air di udara Tdp ditandai sepanjang titik saturasi
d Specific Humidity (W)
Specific humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam
setiap kilogram udara kering (kg airkg udara kering) Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric
chart
e Relative Humidity (RH)
Relative humidity adalah perbandingan dari jumlah air yang terkandung
dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung
dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase
f Enthalpy (h)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara
dan uap air persatuan massa
g Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari campuran udara dalam satu satuan massa
dengan satuan m3kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
2132 Proses ndash proses yang terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah
sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (evaporative
cooling) (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating) (c) proses pendinginan
dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) (d) proses pendinginan
sensibel (sensible cooling) (e) proses humidifying (f) proses dehumidifying (g)
proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) (h)
proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses-
proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar 216
Gambar 216 Proses-proses yang terjadi pada Udara didalam Pyschometric Chart
(Sumber httpsaeceengineeringdesignresourcescomproductpsychrometric-
principles)
a Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara Pada
proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering temperatur bola basah
entalpi volume spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami
penurunan tergantung dari prosesnya Gambar 217 menyajikan proses cooling and
dehumidifying pada pyschometric chart
Gambar 217 Proses Cooling and Dehumidifying
b Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor
sensibel ke udara Pada proses pemanasan terjadi peningkatan temperatur bola
kering temperatur bola basah entalpi dan volume spesifik Sedangkan temperatur
titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan Namun kelembapan relatif
mengalami penurunan Gambar 218 menyajikan proses sensible heating pada
psychrometric chart
Gambar 218 Proses Sensible Heating
W1=W2
1
2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara
Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering temperatur bola basah
dan volume spesifik Selain itu terjadi peningkatan temperatur bola basah titik
embun kelembapan relatif dan kelembapan spesifik Gambar 219 menyajikan
proses pendinginan dan menaikan kelembapan pada psychrometric chart
Gambar 219 Proses Evaporative Cooling
d Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari
udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan Pada proses ini terjadi
penurunan pada suhu bola kering suhu bola basah dan volume spesifik namun
terjadi peningkatan kelembapan relatif Pada kelembapan spesifik dan suhu titik
embun tidak terjadi perubahan atau konstan Gambar 220 menyajikan proses
sensible cooling pada psychrometric chart
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 220 Proses Sensible Cooling
e Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara
tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikkan entalpi suhu bola basah
titik embun dan kelembapan spesifik Gambar 221 menyajikan proses humidifying
pada psychrometric chart
Gambar 221 Proses Humidifying
f Proses Dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air
pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi suhu
bola basah titik embun dan kelembapan spesifik
W1=W2 2
1
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 222 Proses Dehumidifying
g Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying)
Proses pemanasan dan penurunan kelembapan spesifik (heating and
dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan
kandungan uap air pada udara Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan
spesifik entalpi suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan
suhu bola kering Gambar 223 menyajikan proses heating and dehumidifying
Gambar 223 Proses Heating and Dehumidifying
h Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air Pada proses
ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik entalpi suhu bola basah dan suhu bola
kering Gambar 224 menyajikan proses heating and humidifying
Tdb1 = Tdb2
1
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Gambar 224 Proses Heating and Humidifying
2133 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada
Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada water chiller dalam psychrometric chart
(Gambar 226) adalah sebagai berikut (a) Proses pencampuran udara luar dan udara
yang dikondisikan pada ruanganyang mengkondisikan udara dititik C (b) Proses
pendinginan sensibel atau sensible cooling (proses C - D) (c) Proses pendinginan
dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (proses D ndash F) (d)
Proses pemanasan dan penaikan kelembapan atau heating and humidifying
Pada Gambar 225 titik A adalah udara luar lingkungan yang masuk
melalui kipas udara segar titik B adalah udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C adalah udara campuran antara udara balik dan udara segar
titik D adalah udara yang masuk ke dalam evaporator 2 titik F adalah udara yang
keluar dari evaporator 2
2
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 225 Aliran Udara Water Chiller
Keterangan pada Gambar 225
A Udara luar atau udara segar yang akan dicampurkan dengan udara balik
B Udara dalam ruangan yang dikondisikan atau merupakan udara balik
C Udara campuran (campuran udara balik dan udara segar)
D Suhu pengembunan uap air pada udara (Tdp)
E Suhu kerja atau suhu refrigeran saat mengalir didalam evaporator 2
F Udara keluar dari evaporator 2
Pengkondisian udara didalam ruangan dilakukan oleh campuran udara hasil
campuran udara luar dan udara balik yang melalui evaporator 2 Evaporator 2 dialiri
air dingin yang berasal dari kotak penampung air dingin dengan mempergunakan
pompa air Air didalam kotak penampung air didinginkan oleh evaporator 1 yang
merupakan komponen dari water chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 226 Proses-proses yang terjadi pada Water Chiller
(Sumber httpwwwegccomuseful_info_psychphp)
a Proses pencampuran udara luar (lingkungan) dengan udara yang sudah
didinginkan pada ruangan
Proses (A-B) merupakan proses pencampuran udara luar dan udara yang
dikondisikan pada ruangan Pada proses ini udara luar akan bercampur dengan
udara yang ada pada ruangan dan akan membentuk titik C (titik campuran antara
udara luar (titik A) dan titik udara didalam ruangan C) Penggunaan udara balik
dimaksudkan untuk menghemat energi Energi dapat lebih rendah karena suhu
udara balik masih lebih rendah dari suhu udara luar yang masuk
b Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (Proses C-D)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur bola kering temperatur bola
basah dan volume spesifik dari udara namun terjadi peningkatan kelembapan
relatif Titik C merupakan titik awal sebelum proses sensible cooling sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
titik B merupakan titik akhir proses sensible cooling diperoleh dengan menarik
garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan
relatif 100
c Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and
dehumidifying
Proses pada titik (D-F) merupakan proses dimana terjadi penurunan
temperatur udara basah dan penurnan temperatur udara kering nilai entalpi volume
spesifik temperatur titik embun dan kelembapan spesifik mengalami penurunan
Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100
d Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying
(titik F-B)
Pada proses ini terjadi proses pemanasan udara yang disertai penambahan uap
air pada proses ini juga terjadi kenaikkan entalpi temperatur pada bola basah dan
temperatur pada bola kering Kelembapan spesifik bertambah karena beban
pendinginannya berupa botol berisi air yang terbuka
22 Tinjauan Pustaka
I Made Rasta (2007) telah meneliti pengaruh laju aliran volume water
chiller terhadap Number of Transfer Unit (NTU) pada FCU sistem AC jenis water
chiller AC water chiller merupakan alat pengkondisian udara yang dapat
mengkondisikan udara lebih dari satu ruangan untuk satu chiller karena sistem AC
water chiller terdiri dari dua siklus yaitu siklus primer dan siklus sekunder Pada
siklus primer yang bertindak sebagai fluida kerja adalah refrigeran dan pada siklus
sekunder yang bertindak sebagai fluida kerja adalah air Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
secara eksperimental dan menggunakan beberapa variasi laju aliran volume yaitu
dari 13 litermenit sampai dengan 5 litermenit dengan selisih 05 litermenit pada
setiap pengujian Untuk mengetahui penyerapan kalor terjadi secara maksimal oleh
air dilakukan dengan menganalisa NTU dari sistem water chiller tersebut Dari
hasil pengolahan data dan analisa grafik didapat bahwa NTU terbesar yaitu 201
dicapai pada laju aliran volume 12 ltrmnt kemudian turun dan stabil Jadi laju
aliran volume water chiller berpengaruh terhadap NTU pada sisi FCU dari sistem
water chiller
Iskandar R (2010) telah melakukan penelitian tentang karakteristik pipa
kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen Penelitian bertujuan (a) untuk
mengetahui karakteristik dari mesin pendingin water chiller (b) untuk mengkaji
seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik
sebagai alat eskpansi pada sistem pendingin water chiller Penelitian ini
memberikan hasil (a) dengan katup ekspansi nilai COP yang diperoleh antara 321
hingga 366 sedangkan dengan pipa kapiler nilai COP yang diperoleh antara 215
hingga 246 (b) Katup ekspansi termostatik mempunyai performa yang lebih baik
dibandingkan dengan pipa kapiler
Bernardus Anggi (2019) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
kecepatan putaran kipas udara segar terhadap karakterisktik water chiller 12 PK
Penelitian bertujuan untuk (a) merancang dan merakit water chiller yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui karakteristik water chiller yang telah
dibuat atau dirakit meliputi (1) nilai Win (2) nilai Qout (3) nilai Qin (4) nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
COPaktual (5) nilai COPideal (6) efisiensi dan (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Penelitian dilakukan secara eksperimen Hasil penelitian (a) mesin pendingin
water chiller dapat bekerja dengan baik (b) katakteristik yang dimiliki mesin water
chiller sebagai berikut (1) nilai Win tertinggi water chiller sebesar 2305 kJkg pada
putaran kipas udara segar 800 rpm (2) nilai Qout tertinggi water chiller sebesar
17646 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (3) Nilai Qin tertinggi water
chiller sebesar 15353 kJkg pada putaran kipas udara segar 1380 rpm (4) Nilai
COPaktual tertinggi water chiller sebesar 675 pada putaran kipas udara segar 1140
rpm (5) nilai COPideal tertinggi water chiller sebesar 874 pada putaran kipas udara
segar 1140 rpm (6) nilai efisiensi tertinggi water chiller sebesar 7745 pada
putaran kipas udara segar 1380 cm (7) laju aliran massa refrigeran (ṁ) water chiller
sebesar 00125 kgs pada putaran kipas udara segar 1140 rpm
Kusbandono dan Purwadi (2016) telah melakukan penelitian tentang
pengaruh udara yang dialirkan melalui kondensor oleh kipas terhadap COP dan
efisiensi showcase Penelitian dilakukan secara eksperimental dan dilakukan di
laboratorium Variasi dilakukan terhadap jumlah kipas yang digunakan untuk
mengalirkan udara ke kondensor Hasil penelitian memperlihatkan nilai COP dan
efisiensi pada showcase dipengaruhi aliran udara Untuk kondensor tanpa kipas
nilai COP showcase sebesar 323 dan efisiensinya sebesar 076 Untuk kondensor
dengan 1 kipas COP showcase sebesar 356 dan efisiensinya sebesar 077 Untuk
kondensor 2 kipas nilai COP showcase sebesar 380 dan efisiensinya sebesar 081
Anwar dkk (2010) telah meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler
terhadap kinerja mesin pendingin Penelitian dilakukan secara eksperiment dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
memvariasikan temperatur pipa kapiler Variasi temperatur pipa kapiler diperoleh
dengan cara mendinginkan pipa kapiler di dalam freezer dari mesin pendingin
melalui pengaturan thermostat Proses pendinginan pipa kapiler memberikan
pengaruh terhadap nilai entalpi pada refrigeran dalam siklus pendingin
Pendinginan menyebabkan nilai entalpi semakin kecil terutama pada saat keluar
pipa kapiler atau sebelum masuk evaporator Penelitian memberikan hasil kapasitas
refrigerasi semakin meningkat dengan turunnya suhu Selain itu terjadi peningkatan
COP pada saat thermostat berada di titik 7 (20deg) dengan COP sebesar 271
Komang Metty Trisna Negara dkk (2010) telah meneliti tentang
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled energy storage Penelitian
dilakukan secara eksperiment dengan menggunakan dua variasi yaitu full sistem
dan half sistem Performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem
lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem
Hal ini dapat dilihat pada hasil perhitungan kerja kompresi dampak refrigrasi dan
COP Hasil yang diperoleh adalah dengan penggunaan half sistem konsumsi
energi selama 1 jam lebih sedikit sebesar 04449 kWh dibandingkan penggunaan
full sistem sebesar 08650 kWh atau dengan selisih 04201 kWh Namun
temperatur udara yang dicapai half sistem lebih tinggi yaitu 178degC dibandingkan
dengan full sistem yaitu 129degC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
31 Objek Penelitian
Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin water chiller seperti
yang tersaji pada Gambar 31 Mesin water chiller bekerja dengan menggunakan
siklus kompresi uap Ukuran mesin water chiller memiliki panjang 100 cm lebar
60 cm dan tinggi 150 cm Sedangkan untuk ruangannya memiliki ukuran panjang
120 cm dan tinggi 130 cm lebar 70 cm terdapat beban pendinginan yang berupa
botol berisi air 15 liter dengan jumlah 10 botol dan tutup botol dalam keadaan
terbuka
Gambar 31 Skematik Mesin Water Chiller
Keterangan
a Pipa kapiler h1 Kipas udara segar
b Kondensor h2 Kipas udara balik
c Kompresor i Kipas Evaporator 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
d Pressure gauge j Evaporator 2
e Bak air k Filter dryer
f Pompa air l Kipas Kondensor
g Air m Botol berisi air 15 liter
h Evaprator 1 (Sebanyak 10 botol)
32 Bahan Komponen dan Alat Ukur Mesin Water chiller
Dalam proses pembuatan mesin water chiller diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut
321 Bahan dan Alat-alat Bantu
Bahan dan alat-alat yang diperlukan dalam perakitan mesin water chiller
adalah
a Kayu dan triplek
Kayu digunakan untuk membuat rangka ruangan ukuran kayu yang
digunakan yaitu 4 cm x 4 cm triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller tebal triplek yang digunakan adalah 5 mm
Gambar 32 Kayu dan Triplek
(Sumber httpshargainfoharga-kayu-ulin)
b Paku
Paku berfungsi untuk menyatukan kayu dan triplek sehingga konstruksi
ruangan yang akan didinginkan menjadi kokoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
c Besi L
Besi L digunakan untuk membuat rangka mesin water chiller yang berfungsi
untuk menaruh komponen seperti kompresor kondensor evaporator bak air dan
lain-lain
Gambar 33 Besi L
(Sumber httpshargainfoharga-besi-siku)
d Mur dan baut
Mur dan baut berfungsi untuk menyatukan besi L yang akan dibuat untuk
membuat kerangka sebagai tempat mesin water chiller
e Pipa paralon
Pipa paralon berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak air ke evaporator 2
dan juga digunakan sebagai saluran sirkulasi udara balik pada ruangan mesin water
chiller Pipa paralon yang digunakan memiliki ukuran 4 in 1 in dan frac12 in
Gambar 34 Pipa Air
(Sumber wwwisibangunancom)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
f Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai lapisan untuk mengisolasi bak air agar
temperatur air dalam bak air tetap terkondisikan
g Isolasi
Isolasi berfungsi untuk menutup celah-celah pada sambungan kayu dan
triplek Isolasi juga dapat digunakan untuk menyatukan styrofoam pada bak air
Gambar 35 Isolasi
h Refrigeran primer (R-22)
Refrigeran primer merupakan fluida kerja yang digunakan pada mesin siklus
kompresi uap Refrigeran berfungsi untuk menyerap dan melepas kalor dari
lingkungan sekitar Jenis fluida kerja yang digunakan dalam penelitian ini adalah
R-22
Gambar 36 Refrigeran R-22
(Sumber httpswwwtokopediacomsentraglodokfreon-refrigerant-r22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
i Refrigeran sekunder (air)
Air digunakan sebagai fluida kerja yang didinginkan oleh evaporator (primer)
dan kemudian air dingin yang dihasilkan akan disirkulasikan ke ruangan dengan
bantuan pompa menuju evaporator 2
j Bak air
Bak air berfungsi untuk menampung fluida kerja berupa air yang akan
didinginkan oleh mesin water chiller Bak air yang digunakan memiliki panjang 40
cm lebar 33 cm tinggi 28 cm dan mempunyai kapasitas penampungan sebanyak
37 liter
Gambar 37 Bak Penampung Air
k Pipa tembaga
Pipa tembaga berfungsi sebagai media untuk mengalirnya refrigeran pada
mesin water chiller Pipa tembaga yang digunakan memiliki ukuran diameter 054
mm
l Gergaji
Gergaji berfungsi untuk memotong besi untuk kerangka mesin water chiller
memotong pipa air dan memotong kayu dan triplek untuk ruangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
m Meteran
Meteran merupakan alat yang digunakan untuk mengukur panjang lebar
tinggi pada bahan untuk membuat mesin water chiller
n Palu
Palu merupakan alat yang digunakan untuk memukul paku untuk membuat
ruangan yang akan didinginkan
o Obeng
Obeng merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut obeng yang digunakan adalah obeng (+) dan obeng (-)
p Kunci pas
Kunci pas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengendorkan dan
mengencangkan baut Kunci pas yang digunakan berukuran 10mm
q Aluminium foil
Alumunium foil berfungsi sebagai media untuk mengisolasi ruangan yang
akan dikondisikan temperaturnya
Gambar 38 Alumunium foil
322 Komponen Mesin Water chiller
Komponen mesin yang digunakan dalam proses perakitan model water
chiller antara lain
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
a Kompresor
Kompresor merupakan salah satu komponen mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mesirkulasikan
refrigeran yang mengalir dalam sistem mesin pendingin Jenis kompresor yang
digunakan merupakan kompresor dengan jenis rotary mempunyai daya frac34 PK
tegangan yang digunakan 220 V dan arus yang bekerja pada kompresor adalah
28A Kompresor ini memiliki ukuran tinggi 24 cm dan diameter 12 cm Gambar
39 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakan
Gambar 39 Kompresor
b Kondensor
Kondensor merupakan alat penukar kalor untuk memindahkan kalor dari
refrigeran ke udara lingkungan kondensor yang digunakan untuk mesin water
chiller ini adalah kondensor berjenis Force Draught Condenser Pada tipe ini
proses perpindahan kalornya terjadi secara konveksi paksa atau dengan bantuan
kipas Kondensor tipe U dengan kipas satu set ditambah 1 kipas kondensor AC split
jari-jari penguat dan bersirip dangan jumlah U 9 panjang 28 cm lebar 28 cm tebal
85 cm diameter pipa 10 mm tebal sirip 1 mm jarak antar sirip 25 mm dan jumlah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
sirip sebanyak 102 Pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan
aluminium Gambar 310 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan
Gambar 310 Kondensor
c Evaporator 1
Evaporator merupakan komponen dalam siklus kompresi uap yang berfungsi
sebagai tempat perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas atau bisa juga
disebut sebagai tempat evaporasi (penguapan) Jenis evaporator yang digunakan
merupakan jenis pipa bersirip dengan daya frac34 PK panjang 36 cm tebal 6 dan tinggi
30 cm diameter pipa 5 mm dan jumlah sirip sebanyak 184 Pipa yang digunakan
berbahan aluminium Gambar 311 menyajikan gambar evaporator yang di
pergunakan dalam pendingin
Gambar 311 Evaporator 1
d Evaporator 2
Evaporator 2 berfungsi sebagai alat pendingin udara yang digunakan untuk
mendinginkan ruangan Evaporator 2 mempunyai panjang 45 cm tebal 6 cm tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
25 cm dan sirip berjumlah 8910 Gambar 312 menyajikan gambar evaporator 2
yang dipergunakan
Gambar 312 Evaporator 2
e Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan salah satu komponen pada siklus kompresi uap yang
berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dan berakibat suhu refrigeran juga
akan turun Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap
mempermudah kerja kompresor pada waktu start karena tekanan kondensor dan
evaporator sama Pipa kapiler terbuat dari bahan tembaga dengan diameter 054 mm
dan panjang 180 cm Gambar 313 menyajikan salah satu gambar pipa kapiler
Gambar 313 Pipa Kapiler
f Pompa air (Submersible pump)
Pompa air merupakan alat yang digunakan untuk mensirkulasikan air dingin
dari bak penampungan fluida kerja berupa air menuju evaporator 2 dan kembali lagi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
kedalam bak penampungan tersebut Pompa air yang digunakan memiliki ukuran
panjang 15 cm lebar 11 cm tinggi 12 cm dan spesifikasi daya 38 watt tegangan
listrik 220 V Freq 50 Hz Qmax 2000 literjam dan Hmax 2 m Gambar 314
menyajikan gambar pompa air yang dipergunakan
Gambar 314 Pompa Air (Submersible pump)
g Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik sebagai penggerak utama dan baling-baling
atau sudu Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara Udara yang dialirkan oleh
kipas mempercepat laju perpindahan kalor yang terjadi Kipas yang digunakan
dalam mesin water chiller ini berjumlah 5 buah yaitu kipas 2 berada di depan dan
di belakang kondensor kipas 3 berada dibelakang evaporator 2 kipas 4 digunakan
untuk sirkulasi udara balik kipas 5 untuk udara segar
Tabel 31 Spesifikasi Kipas
Kipas Jumlah Sudu Diameter Sudu Daya Tegangan
Kipas Kondensor 1 5 18 cm 5W 220V
Kipas Kondensor 2 5 40 cm 30W 220V
Kipas Evaporator 2 3 50 cm 60W 220V
Kipas Udara Balik 3 12 cm 20W 220V
Kipas Udara Segar 7 12 cm 50W 220V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
323 Alat Ukur Penelitian
Untuk mendukung proses pengambilan data yang akurat diperlukan alat
ukur berikut ini adalah alat ukur yang dipakai
a Termokopel
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan temperatur pada saat
penelitian Ujung dari termokopel diletakkan pada bagian yang akan diukur
temperaturnya maka temperatur akan tertampil pada layar APPA atau penampil
suhu digital Gambar 315 menyajikan gambar termokopel yang dipergunakan
Gambar 315 Termokopel
(Sumber httpsidaliexpresscomitem32817522057html)
b Hygrometer
Hygrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara Hygrometer juga
dapat digunakan untuk mengetahui temperatur udara kering (Tdb) dan temperatur
udara basah (Twb) Pada hygrometer terdapat thermometer bola kering dan
thermometer bola basah Thermometer bola kering digunakan untuk mengukur
suhu udara kering sedangkan thermometer basah digunakan untuk mengukur suhu
udara basah Untuk mengukur temperatur udara basah maka bulb dibasahi dengan
air sedangkan untuk mengukur temperatur udara kering maka bulb tidak dibasahi
dengan air Dengan diketahui suhu bola kering dan suhu bola basah maka dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
diketahui kelembapan udaranya Gambar 316 menyajikan gambar hygrometer
yang dipergunakan
Tabel 32 Skala Pengukuran Hygrometer
Gambar 316 Hygrometer
c Stopwatch
Stopwatch digital digunakan untuk mengukur lama waktu dalam melakukan
pengujian water chiller Lama waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan
data adalah 15 menit sekali Gambar 317 menyajikan gambar stopwatch yang
dipergunakan
Gambar 317 Stopwatch
(Sumber wwwamazoncom)
d Pressure gauge
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja pada refrigeran dalam
siklus kompresi uap pengukuran tekanan kerja terdapat 2 indikator yaitu tekanan
a b
Tdb () Twb ()
50 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
-10 -10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
kerja pada kondensor (high pressure) dan tekanan kerja pada evaporator (low
pressure) Gambar 318 menyajikan gambar pressure gauge yang dipergunakan
Gambar 318 Pressure Gauge
Pengukur tekanan biru (low pressure) Pengukur tekanan merah (high pressure)
Tabel 33 Skala Pengukuran Pressure Gauge
Satuan Skala Pengukuran
(Warna biru) Satuan
Skala Pengukuran
(Warna merah)
psi -30 sd 500 psi -30 sd 800
bar -1 sd 35 bar -1 sd 55
e Tang ampere
Tang ampere (clamp meter) digunakan untuk mengukur arus listrik pada
sebuah kabel konduktor yang dialiri arus listrik yang mengalir pada kompresor
dengan menggunakan dua rahang penjepitnya (clamp) tanpa harus memiliki kontak
langsung dengan terminal listriknya
Gambar 319 Tang Ampere
(Sumber httpsmoedahcomdigital-multimeter-clamping-mt87-tang-ampere)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
f Takometer
Takometer merupakan sebuah alat pengujian yang berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek Dalam hal ini takometer digunakan untuk
mengukur kecepatan putaran kipas evaporator 2 kipas kondensor 1 dan 2 kipas
udara balik kipas udara segar
Gambar 320 Takometer
(Sumber httpsshopeeroocomproductstachometer-2in1-digital-laser-photo-non-and-
contact-type)
g Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur debit aliran air dingin yang mengalir pada
evaporator 2
h Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur aliran udara segar
masuk dan udara balik
Gambar 321 Anemometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
33 Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mesin water chiller dapat dilihat pada Gambar 322
Gambar 322 Skema Alur Penelitian
Mulai
Perancangan Water Chiller
Persiapan Komponen mesin Alat dan Bahan
Proses Perakitan Water Chiller
Uji Coba Baik
Pelaksanaan Penelitian
Pemilihan Variasi Penelitian Kecepatan Putar Kipas (a)
1160 Rpm (b) 1260 Rpm (c) 1360 Rpm
Pengambilan Data
Variasi Berlanjut
Pengolahan Analisis Data Pembahasan Kesimpulan dan Saran
Selesai
Tidak
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
331 Langkah Pembuatan Model Water Chiller
Dalam perakitan water chiller desain dilakukan dengan proses manual dan
sederhana Hal-hal yang perlu dilakukan dalam perakitan mesin adalah
a Memotong besi L dengan ukuran 80 cm 43 cm dan 33 cm sebagai kerangka
water chiller
b Memotong serta merakit kayu dan triplek sebagai kerangka untuk ruangan
yang akan dikondisikan
c Perakitan komponen dasar water chiller seperti kompresor kondensor
evaporator dan pipa kapiler Komponen evaporator terletak di dalam bak air
d Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan sambungan antar pipa
tembaga
e Pemasangan set pressure gauge pada siklus kompresi uap water chiller
f Pemasangan komponen pendukung seperti evaporator 2 dan pompa air
g Pemasangan pipa-pipa paralon
h Pemasangan kipas evaporator 2 kipas kondensor kipas udara balik dan kipas
udara segar
i Pengisian refrigeran R-22
j Pengecekan kebocoran refrigeran pada setiap sambungan pipa kapiler dan
pipa-pipa tembaga
k Pemasangan komponen kelistrikan pada model water chiller
l Pemasangan alumuniun foil pada dinding bagian dalam ruangan yang
didinginkan
m Pengecekan ulang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
34 Metode Penelitian
Metode yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan secara eksperimen dan
dilakukan di Laboratorium Perpindahan Kalor Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
35 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 yang digunakan pada model water chiller Variasi besarnya kecepatan
putaran kipas dapat dilihat pada Tabel 34
Tabel 34 Variasi Kecepatan Putar Kipas
No Variasi Penelitian Kecepatan Putaran Kipas
1 Kecepatan putaran kipas 1 1160 rpm
2 Kecepatan putaran kipas 2 1260 rpm
3 Kecepatan putaran kipas 3 1360 rpm
36 Skematik Pengambilan Data
Posisi alat ukur untuk pengambilan data pada mesin water chiller dapat diihat
pada Gambar 323
Gambar 323 Posisi Alat Ukur Saat Pengambilan Data
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan Gambar 322 Skematik pengambilan data
a TA
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbA) dan temperatur bola basah (TwbA) pada kondisi
temperatur udara luar ruangan (udara lingkungan)
b TB
Pada bagian ini terdapat alat pengukur suhu dan kelembapan udara yang
disebut hygrometer Thermometer pada Hygrometer berfungsi untuk mengukur
temperatur bola kering (TdbB) dan temperatur bola basah (TwbB) pada kondisi
temperatur udara di dalam ruangan yang dikondisikan didinginkan
c TC
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara campuran
antara udara balik dan udara segar (udara luar ruangan) Temperatur yang diukur
merupakan temperatur udara kering
d TE
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur evaporator 2
yang mendinginkan udara yang melewatinya
e TF
Pada bagian ini terdapat alat pengukur temperatur yang biasa disebut
termokopel Termokopel ini berfungsi untuk mengukur temperatur udara yang telah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
melewati evaporator 2 Temperatur yang terukur merupakan temperatur udara
kering
f P1
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam evaporator (low pressure) saat mesin water chiller bekerja
g P2
Pada bagian ini terdapat alat pengukur tekanan yang biasa disebut pressure
gauge Pressure gauge ini berfungsi untuk mengukur tekanan kerja refrigeran di
dalam kondensor (high pressure) saat mesin water chiller bekerja
h I
Pada bagian ini terdapat alat pengukur arus balik yang biasa disebut tang
ampere Tang ampere ini berfungsi untuk mengetahui besarnya arus listrik yang
mengalir pada kompresor saat mesin water chiller bekerja
37 Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan sebagai berikut
a Mempersiapkan alat ukur dan meletakkan alat ukur pada posisinya dan
sebelum dilakukan pengambilan data sebaiknya dilakukan kalibrasi pada alat
ukur
b Menyalakan mesin water chiller jika semuanya sudah dalam keadaan siap
sesuai dengan variasi yang dilakukan
c Melakukan pencatatan data setiap 15 menit selama 2 jam Data-data pada
penelitian ini dituliskan pada tabel yang sudah disiapkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
d Data-data yang pelu dicatat setiap 15 menit adalah
P1 (Pevaporator) tekanan kerja refrigeran di dalam evaporator (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
P2 (Pkondensor) tekanan kerja refrigeran di dalam kondensor (psi) jika akan
dipergunakan untuk penggambaran siklus kompresi uap
pada diagram P-h tekanan pengukuran ini ditambah dengan
tekanan udara luar (1 atm)
TdbA temperatur bola kering di luar ruangan ()
TwbA temperatur bola basah di luar ruangan ()
TdbB temperatur bola kering di dalam ruangan ()
TwbB temperatur bola basah di dalam ruangan ()
TC temperatur udara campuran ()
TE temperatur evaporator 2 ()
TF temperatur udara setelah melewati evaporator 2 ()
I besarnya arus listrik mengalir pada kompresor (A)
Tabel 3 5 Tabel Pengambilan Data
No Waktu I Pevap Pkond TA (degC) TB (degC) TC TE TF
Menit (A) (Psi) (Psi) TdbA TwbA TdbB TwbB (degC) (degC) (degC)
1 0
2 15
3 30
4
5 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
38 Cara Pengolahan Data
Cara yang diperoleh dari hasil pengamatan langsung pada saat melakukan
penelitian Hasil pencatatan data dimasukkan kedalam Tabel 35 langkah-langkah
untuk mengolah data dilakukan sebagai berikut
a Data yang diperoleh dari penelitian kemudian dimasukkan ke dalam Tabel
35 Kemudian menghitung rata ndash rata dari percobaan setiap variasinya
b Untuk dapat menggunakan diagram P-h maka tekanan refrigeran di dalam
kondensor (Pkondensor) dan (Pevaporator) harus dikonversikan dari satuan ke
satuan yang sesuai dengan satuan diagram P-h yang digunakan Tekanan yang
digunakan adalah tekanan absolut tekanan absolut adalah tekanan
pengukuran ditambah tekanan 1 atm
c Mendapatkan nilai data h1 h2 h3 h4 Tc dan Te dari siklus kompresi uap
sudah digambarkan pada diagram P-h
d Menghitung kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) menggunakan Persamaan (21)
e Menghitung kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
menggunakan Persamaan (22)
f Menghitung kalor yag diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
menggunakan Persamaan (23)
g Menghitung nilai COPaktual dan COPideal dari mesin siklus kompresi uap
menggunakan Persamaan (24) dan Persamaan (25)
h Menghitung efisiensi dari mesin water chiller (η) menggunakan Persamaan
(26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
i Menghitung laju aliran massa refrigeran (ṁ) menggunakan Persamaan (27)
j Mengolah data dari temperatur udara yang dihasilkan oleh mesin water
chiller
39 Cara Melakukan Pembahasan
Untuk memudahkan pembahasan hasil-hasil dari pengolahan data
digambarkan dalam bentuk grafik Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang
dihasilkan dengan mengacu pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil ndash hasil
penelitian orang lain
310 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan merupakan hasil dari proses analisis atau pembahasan hasil
penelitian dan kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
BAB IV
HASIL PENELITIAN PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
41 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller disajikan berdasarkan variasi
kecepatan putaran kipas evaporator 2 Kecepatan putaran kipas diukur dengan
menggunakan takometer (rpm) Data penelitian yang dicatat meliputi tekanan kerja
evaporator (Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) suhu udara kering (Twb A) dan
suhu udara basah (Tdb A) di lingkungan sekitar penelitian suhu udara kering (Twb
B) dan suhu udara basah (Tdb B) dalam ruangan suhu kering udara campuran (Tdb
C) suhu di dalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu keluar evaporator 2 (Tdb F)
Untuk mengetahui suhu kerja evaporator 1 dan suhu kerja kondensor dilakukan
dengan cara interpolasi menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 Pengambilan
data untuk setiap variasi dilakukan sebanyak tiga kali dan kemudian menghitung
rata- rata dari ketiga data yang diperoleh tersebut dengan waktu pengambilan data
setiap 15 menit selama 2 jam untuk setiap variasi Pada saat pengambilan data
volume air yang didinginkan oleh mesin water chiller sebanyak 37 liter beban
pendinginan menggunakan 10 botol air dengan tutup yang terbuka masing ndash
masing botol berisi 15 liter air Data penelitian akan dianalisis menggunakan p-h
diagram dan psychrometric chart Hasil data penelitian akan ditampilkan pada
Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 Data penelitian yang disajikan merupakan data
hasil pengukuran dimana Pevap dan Pkond belum ditambah dengan tekanan udara
lingkungan sebesar 1 atm (0101 MPa) Dalam perhitungan data tekanan penelitian
yang didapat ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
T
abel
4
1 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
160 r
pm
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
4
01
99
19
29
273
3
250
0
245
0
218
3
257
0
73
0
152
3
2
15
20
1
01
98
19
41
271
7
248
3
223
3
190
0
254
3
63
0
135
0
3
30
20
1
01
99
19
75
270
0
248
3
215
0
180
0
245
0
57
7
129
3
4
45
20
2
01
96
19
25
268
3
250
0
211
7
178
3
244
3
53
0
126
7
5
60
20
1
01
96
18
99
263
3
250
0
206
7
171
7
238
3
50
0
122
7
6
75
20
2
01
94
18
95
260
0
238
3
196
7
163
3
232
0
47
3
120
0
7
90
20
2
01
96
19
06
260
0
240
0
196
7
163
3
233
3
44
7
117
7
8
105
20
2
01
95
18
95
263
3
243
3
195
0
160
0
242
7
44
0
116
0
9
120
20
2
01
93
18
83
261
7
241
7
195
0
163
3
236
0
41
0
114
7
Rat
a-ra
ta
20
2
01
96
19
16
265
7
245
6
209
4
176
5
242
6
52
6
126
0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb
C
()
Tdb
E
()
Tdb
F
()
1
0
20
5
02
00
18
95
285
0
253
3
25
17
22
67
271
3
73
3
145
3
2
15
20
3
02
02
19
18
281
7
251
7
21
83
18
33
255
3
66
3
136
0
3
30
20
3
02
03
19
18
281
7
253
3
21
17
17
67
247
7
60
0
132
0
4
45
20
3
02
00
19
29
281
7
253
3
20
67
17
17
242
0
54
7
130
3
5
60
20
3
01
99
19
11
281
7
253
3
20
00
16
83
243
7
51
0
133
0
6
75
20
3
02
01
19
18
283
3
256
7
20
00
17
00
248
0
46
7
131
7
7
90
20
3
01
91
19
38
283
3
258
3
198
3
166
7
248
0
43
7
130
7
8
105
20
4
01
88
19
43
285
0
256
7
19
67
16
50
244
3
42
3
129
0
9
120
20
5
01
93
19
38
285
0
258
3
19
67
16
50
241
0
44
0
128
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
97
19
23
283
1
255
0
20
89
17
70
249
0
53
6
132
9
Tab
el 4
2 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
No
Wak
tu
Aru
s P
evap
P
kond
T
itik
A
Tit
ik B
T
itik
C
Tit
ik E
T
itik
F
Men
it
(A)
(MP
a)
(MP
a)
Tdb A
()
Tw
b A
()
Tdb B
()
Tw
b B
()
Tdb C
()
Td
b E
()
Tdb F
()
1
0
20
3
02
02
19
06
259
7
236
7
235
0
218
3
257
0
73
0
164
3
2
15
20
3
02
07
19
06
250
0
239
3
218
3
179
3
244
7
69
0
155
3
3
30
20
3
01
91
19
41
251
7
225
0
208
3
173
3
234
7
65
7
146
7
4
45
20
4
01
95
19
29
253
3
248
3
206
0
163
3
234
7
62
7
141
7
5
60
20
3
01
95
19
29
257
7
248
0
200
0
163
0
230
3
59
3
137
3
6
75
20
4
02
04
19
41
255
0
245
0
196
7
161
3
228
0
57
3
130
3
7
90
20
4
02
00
19
41
259
7
244
3
194
0
159
7
229
7
56
0
128
7
8
105
20
4
01
98
19
41
260
0
246
7
185
0
158
3
227
3
54
3
128
7
9
120
20
4
02
00
19
41
260
0
246
0
180
0
155
0
226
7
53
3
129
3
Rat
a-ra
ta
20
4
01
99
19
30
256
3
242
1
202
6
170
2
234
8
61
2
140
3
Tab
el 4
3 D
ata
has
il r
ata
ndash r
ata
var
iasi
kec
epat
an p
uta
r kip
as 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
42 Perhitungan
421 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikan setelah membuat
diagram p-h berdasarkan hasil penelitian Data yang digunakan untuk melakukan
penggambaran pada diagram p-h adalah tekanan kerja evaporator (Pevap) dan
tekanan kerja kondensor (Pkond) Berdasarkan data hasil penelitian yang didapatkan
pada Tabel 41 sampai dengan Tabel 43 adalah tekanan pengukuran jadi untuk
mendapatkan tekanan absolut maka tekanan pengukuran ditambah dengan tekanan
udara lingkungan sekitar yaitu 1 atm (0101 MPa) Gambar siklus kompresi uap
pada diagram p-h yang disajikan pada Gambar 41 diketahui dari tekanan kerja
evaporator (Pevap) = 0302 MPa dan tekanan kerja kondensor (Pkond) = 2026 MPa
tekanan tersebut adalah tekanan absolut Siklus kompresi uap mengasumsikan
proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi Siklus
kompresi uap pada penelitian ini terdiri dari proses kompresi proses
desuperheating proses kondensasi proses penurunan tekanan dan proses
evaporasi
Pada Gambar 41 menyajikan gambar diagram p-h pada variasi kecepatan
putar kipas 1160 rpm yang akan dijadikan sebagai contoh analisis dan perhitungan
Gambar diagram p-h pada variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm dan 1360 rpm
dapat dilihat pada Gambar L5 dan Gambar L6 Dari perhitungan dengan
menggunakan tabel DuPontTM Suvareg R22 dapat diperoleh data-data sekunder
sebagai berikut nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1) nilai entalpi
refrigeran saat keluar kompresor (h2) nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
(h3) nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4) tekanan kerja evaporator
(Pevap) tekanan kerja kondensor (Pkond) Hasil penelitian tersaji pada Tabel 44
Gambar 41 Siklus kompresi uap pada kecepatan putar kipas 1160 rpm
Tabel 44 Nilai tekanan dan entalpi semua variasi
No
Variasi Penelitian Pevap Pkond h1 h2 h3 h4
(MPa) (MPa) (kJkg) (kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm
0297 2017 39922 44817 26551 26551
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm
0298 2024 39926 44810 26572 26572
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm
0300 2031 39930 44799 26593 26593
4211 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram p-h yang tersaji pada Gambar 41 dan nilai entalpi dari semua
variasi pada Tabel 44 maka dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran (Qin) energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran (Qout) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPideal
COPaktual dan efisiensi siklus kompresi uap (ƞ) Berikut ini adalah contoh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
perhitungan yang diambil dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 sebesar
1160 rpm
a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h1= 39922 kJkg dan nilai h4= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (23)
Qin = h1 - h4
= 39922 kJkg ndash 26551 kJkg
= 13371 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 45
Tabel 45 Nilai Qin untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h1 h4 Qin
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 39922 26551 13371
2 Kecepatan Putar Kipas 1140 rpm 39926 26572 13354
3 Kecepatan Putar Kipas 1380 rpm 39930 26593 13337
b Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2= 44817 kJkg dan nilai h3= 26551 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (22)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Qout = h2 - h3
= 44817 kJkg ndash 26551 kJkg
= 18266 kJkg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 46
Tabel 46 Nilai Qout untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 26551 18266
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 26572 18238
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 26593 18206
c Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram p-h pada Gambar 41 dan Tabel 44 diketahui bahwa
nilai h2 = 44817 kJkg dan nilai h1 = 39922 kJkg Untuk mengetahui energi kalor
yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (21)
Win = h2 - h1
= 44817 kJkg ndash 39922 kJkg
= 4895 kJkg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan kecepatan
putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji
pada Tabel 47
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Tabel 47 Hasil perhitungan Win untuk semua variasi
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJkg) (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 44817 39922 4895
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 44810 39926 4884
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 44799 39930 4869
d COPaktual
Nilai COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (24)
COPaktual= (QinWin) =[ (h1-h4) (h2-h1)]
= (13371 kJkg 4895 kJkg)
= 2732
Hasil perhitungan nilai (COPaktual) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 48
Tabel 48 Hasil perhitungan nilai COPaktual untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Qin Win
COPaktual (kJkg) (kJkg)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 13371 4895 2732
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 13354 4884 2734
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 13337 4869 2738
e COPideal
Dari hasil perhitungan pada Tabel 44 telah diketahui nilai Pevap= 0297 dan
jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -1499degC Sedangkan nilai Pkond=
2017 dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 5168degC Sebelum
menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus dikonversi ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Kelvin (K) Untuk mengkonversi ke dalam degC ke Kelvin bisa menggunakan
Persamaan (41)
K = degC+273 (41)
Pada Persamaan (41)
K Nilai suhu dalam satuan Kelvin
C Nilai suhu dalam satuan Celcius
Tevap dihitung dengan Persamaan (41)
Tevap = -1499 degC
Tevap = (-1499 + 273) K
Tevap = 25801 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (41)
Tkond = 5168 degC
Tkond = (5168 + 273) K
Tkond = 32468 K
Jadi dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 25801 K dan Tkond= 32468 K
Nilai COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan
Persamaan (25)
COPideal = (Tevap) (Tcond-Tevap)
= (25801) (32468 - 25801)
= 3869
Hasil perhitungan nilai (COPideal) untuk kecepatan putar kipas 1260 rpm dan
kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya
tersaji pada Tabel 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tabel 49 Hasil perhitungan nilai COPideal untuk semua variasi
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal (K) (K)
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 25801 32468 3869
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 25817 32480 3874
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 25835 32492 3880
f Efisiensi siklus kompresi uap (ƞ)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2731 dan COPideal=
3869 Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (26)
ɳ= (COPaktual COPideal) x 100
= (2731 3869) x 100
= 7027
Hasil perhitungan nilai efisiensi (ɳ) untuk variasi kecepatan putar kipas 1260 rpm
dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 410
Tabel 410 Hasil perhitungan efisiensi untuk semua variasi
No Variasi Penelitian
COPaktual
COPideal
Ƞ
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 2732 3869 7061
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 2734 3874 7057
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 2739 3880 7056
g Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 41 dan 47 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 v I= 202 A dan
Win= 4895 kJkg maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung menggunakan
Persamaan (27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
ṁ = (V x I) (Win x 1000)
= (220 v x 202 A) (4895 x 1000)
= 00090 kgs
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putar kipas 1260
rpm dan kecepatan putar kipas 1360 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan
hasilnya tersaji pada Tabel 411
Tabel 411 Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran untuk semua variasi
No Variasi Penelitian V I Win ṁ
Volt ampere (kJkg) kgs
1 Kecepatan Putar Kipas 1160 rpm 220 202 4895 00090
2 Kecepatan Putar Kipas 1260 rpm 220 204 4884 00091
3 Kecepatan Putar Kipas 1360 rpm 220 204 4869 00092
422 Data pada Psychrometric Chart
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart
diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian Data-data tersebut
meliputi suhu udara kering luar lingkungan (Tdb A) suhu udara basah luar
lingkungan (Twb A) suhu udara kering dalam ruangan (Tdb B) suhu udara basah
dalam ruangan (Twb B) suhu udara kering campuran (Tdb C) suhu udara kering
didalam evaporator 2 (Tdb E) dan suhu udara kering keluar evaporator 2 (Tdb F)
Contoh gambar psychrometric chart dengan menggunakan variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2 1160 rpm dapat dilihat pada Gambar 42 Siklus udara yang
terjadi pada mesin water chiller dengan variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
1260 rpm dan 1360 rpm dapat dilihat pada Gambar L7 dan Gambar L8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Gambar 42 Siklus udara pada psychrometric chart pada kecepatan putar kipas evaporator
2 1160 rpm
Pada Gambar 42 diketahui bahwa titik A merupakan temperatur udara
lingkungan titik B merupakan temperatur udara di dalam ruangan yang telah
dikondisikan titik C merupakan temperatur udara campuran antara udara balik dan
udara segar titik D merupakan temperatur pengembunan udara di evaporator 2 atau
proses penurunan temperatur bola kering ke arah kelembaban relatif 100 titik E
adalah suhu evaporator 2 atau proses pendinginan dan titik F merupakan
temperatur udara keluar dari evaporator 2
43 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan
yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk
memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil
data penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
431 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Segar terhadap Kinerja
Siklus Kompresi Uap
Kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak memberikan pengaruh yang
signifikan pada siklus kompresi uap Hal tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya
nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) COPaktual COPideal efisiensi
siklus kompresi uap (ƞ) daya kompresor dan laju aliran massa refrigeran Pada
penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 yaitu 1160
rpm 1260 rpm dan 1360 rpm Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh
kinerja mesin water chiller Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-
nilai perhitungan setiap variasi dapat dilihat pada Gambar 43 sampai dengan
Gambar 49
Gambar 43 Energi kalor yang diserap oleh evaporator untuk variasi kecepatan putar
kipas evaporator 2
13371
13354
13337
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
Qin
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Dari Gambar 43 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 Nilai Qin tertinggi pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai
Qin = 13371 kJkg sedangkan nilai Qin terrendah dihasilkan oleh kecepatan putar
kipas 1360 rpm dengan nilai Qin = 13337 kJkg Jika dilihat dari nilai Qin untuk
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai Qin
Gambar 44 Energi kalor yang dilepas kondensor untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2
Pada Gambar 44 dapat diketahui energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas oleh kondensor (Qout) untuk tiga variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Nilai Qout tertinggi
dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Qout = 18266 kJkg
18266
18238
18206
1817
1818
1819
182
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
Qou
t(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
sedangkan nilai Qout terrendah dihasilkan pada kecepatan putar kipas 1360 rpm
dengan nilai Qout = 18206 kJkg Jika dilihat dari nilai Qout untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai Qout
Gambar 45 Kerja kompresor untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Dari Gambar 45 dapat diketahui kerja pada kompresor untuk variasi
kecepatan putar kipas evaporator2 Nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi
kecepatan putar kipas 1160 rpm dengan nilai Win = 4895 kJkg dan untuk kerja
kompresor terendah pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm dengan nilai Win
= 4769 kJkg Jika dilihat dari nilai Win untuk variasi kecepatan putar kipas
evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
Win
4895 4884 4769
0
10
20
30
40
50
60
Win
(kJ
kg)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Gambar 46 COPaktual untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Gambar 47 COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar
kipas 1360 rpm dan nilai COPaktual dan COPideal terrendah terjadi pada kecepatan
putar kipas 1160 rpm seperti yang terlihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 Pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 1360 rpm perbandingan antara energi kalor yang
diserap oleh evaporator dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor lebih
2732
2734
2738
2729
273
2731
2732
2733
2734
2735
2736
2737
2738
2739C
OP
aktu
al
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
3869
3874
388
3862
3864
3866
3868
387
3872
3874
3876
3878
388
3882
CO
Pid
eal
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
besar hasilnya dibandingkan dengan kecepatan putaran kipas evaporator 2 1160
rpm yang dapat dilihat pada Tabel 49 Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh
kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui
perhitungan tabel DuPontTM Suvareg R22 COPideal adalah COP yang dipengaruhi
suhu evaporasi dan suhu kondensasi maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh
tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor Jika dilihat nilai
COPaktual dan COPideal untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mengalami perubahan yang signifikan Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai COPaktual dan
COPideal
Gambar 48 Efisiensi mesin water chiller untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator
2
Pada Gambar 48 dapat diketahui bahwa efisiensi mesin water chiller
tertinggi pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm dan efisiensi mesin terrendah
pada variasi kecepatan putaran kipas 1360 rpm Efisiensi yang diperoleh dari tiga
7061
7057
7056
7053
7054
7055
7056
7057
7058
7059
706
7061
7062
Efi
sien
si (
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
variasi kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang
signifikan Tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi
mesin juga berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal Dari data yang didapatkan bisa
disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi nilai
efisiensi
Gambar 49 Laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan putar kipas evaporator 2
Pada Gambar 49 dapat dilihat laju aliran massa refrigeran terrendah terjadi
pada variasi kecepatan putar kipas 1160 rpm sebesar 9078 gs dan laju aliran massa
refrigeran tertinggi terjadi pada variasi kecepatan putar kipas 1360 rpm sebesar
9217 gs Jika dilihat data laju aliran massa refrigeran untuk variasi kecepatan
putar kipas evaporator 2 tidak mengalami perubahan yang signifikan Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak
mempengaruhi nilai laju aliran massa refrigeran
9078
9189
9217
9
905
91
915
92
925
Laj
u a
lira
n r
efri
ger
an (
gs
)
Kecepatan 1160 rpm Kecepatan 1260 rpm Kecepatan 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
51 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan kesimpulan dari penelitian ini
adalah
a Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat
bekerja dengan baik sesuai fungsinya
b Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller maka
dapat diketahui unjuk kerjanya sebagai berikut
1 Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin) paling tinggi yaitu 13371 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
2 Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout) paling tinggi yaitu 18266 kJkg pada kecepatan putar kipas
evaporator 2 sebesar 1160 rpm
3 Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling
tinggi yaitu 4895 kJkg pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1160 rpm
4 Besarnya Actual Coefficient of Perfomance (COPaktual) yang dicapai
paling tinggi yaitu 2738 terjadi pada kecepatan putar kipas evaporator
2 sebesar 1360 rpm
5 Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3880 yaitu pada
kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
6 Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 7061 yaitu
pada kecepatan putar kipas evaporator 2 sebesar 1160 rpm
7 Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling
tinggi yaitu 9217 gs yaitu pada kecepatan putar kipas evaporator 2
sebesar 1360 rpm
c Berdasarkan data yang diperoleh serta nilai Qin Qout Win COPactual COPideal
efisiensi dan laju aliran massa refrigeran yang telah dapat maka bisa
disimpulkan bawah kecepatan putar kipas evaporator 2 tidak mempengaruhi
unjuk kerja mesin water chiller
52 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan berikut adalah beberapa
saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan
meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller
a Penelitian water chiller dapat dikembangkan dengan menggunakan variasi
kipas kondensor
b Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat
ditambahkan lampu untuk pengkondisian udara
c Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat
menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain
menyesuaikan besarnya kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
DAFTAR PUSTAKA
Anggi Bernadus (2019) Pengaruh Kecepatan Putar Kipas Udara Segar
terhadap Karakkteristik Water Chiller frac12 PK Skripsi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma
Anwar Khairil dkk (2010) Efek temperatur pipa kapiler terhadap kerja mesin
pendingin Jurnal Mekanikal Vol 1 30 ndash 39
Kusbandono W dan Purwadi PK (2016) Pengaruh Adanya Kipas yang
Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin
Pendingin Showcase Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview472
Metty Komang Trisna Negaradkk (2010) Performansi sistem pendingin
ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode cooled energy storage Jurnal ilmiah Teknik Mesin
Cakra M Vol4 No1
Purwadi PK dan Kusbandono W (2015) Mesin Pengering Pakaian Energi
Listrik dengan Mempergunakan Siklus Kompresi Uap Seminar Nasional
Tahunan Teknik Mesin Indonesia xiv 7-8 Oktober 2015 Banjarmasin
httpeprintsunlamacidideprint770
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Inovasi Mesin Pengering Pakaian
yang Praktis Aman dan Ramah Lingkungan Jurnal Ilmiah Widya Teknik
Vol 15 Nomor 2 2016
httpswwwneliticomidpublications231897inovasi-mesin-pengering-
pakaian-yang-praktis-aman-dan-ramah-lingkungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Pengaruh Kipas Terhadap Waktu
Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian Jurnal Teknologi Industri
Teknoin Vol 22 No 7 (2016)
httpsjournaluiiacidjurnal-teknoinarticleview8086
Purwadi PK dan Kusbandono W (2016) Peningkatan Waktu Pengeringan dan
Laju Pengeringan Pada Mesin Pengering Pakaian Energi Listrik Prosiding
Seminar Nasional ReTII ke-11 2016
httpsjournalitnyacidindexphpReTIIarticleview494
R Iskandar (2010) Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup
ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller Jurnal Teknik
Mesin Vol1 No33
Rasta I Made (2007) Bali Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap
NTU pada FCU AC jenis Water Chiller Jurnal Teknik Mesin Vol9 No2
Wijaya K dan Purwadi PK (2016) Mesin Pengering Handuk Dengan Energi
Listrik Majalah Ilmiah Mekanika Mekanika
httpsjurnalftunsacidindexphpmekanikaarticleview419
Yunianto Bambang (2005) Semarang Pengaruh perubahan temperatur
evaporator terhadap prestasi air cooled chiller dengan refrigeran R-134a
pada temperatur kondensor tetap ROTASI-Vol7 No3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
LAMPIRAN
Gambar L1 Tampak Depan Sistem Water Chiller
Gambar L2 Tampak Samping Kanan Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar L3 Ruangan Mesin Water Chiller
Gambar L4 Bak Penampung Air Mesin Water Chiller
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Gam
bar
L5
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Gam
bar
L6
D
iagra
m P
-h K
ecep
atan
Puta
r K
ipas
Evap
ora
tor
2 1
360 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gam
bar
L7
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apora
tor
2 1
260 r
pm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Gam
bar
L8
P
sych
rom
etri
c C
hart
Ber
das
arkan
Kec
epat
an K
ipas
Ev
apo
rato
r 2
1360
rp
m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Tabel L1 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Tabel L2 Suvareg22 Saturation Properties-Temperature Table
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Tabel L3 Suvareg22 Superheated Vapor-Constant Pressure Table
Tabel 44 Data laju aliran massa udara yang untuk semua variasi penelitian
No
Variasi
kecepatan
putar
kipas
(rpm)
Kecepatan
aliran udara
(v)
ms
Massa
jenis udara
(ρ)
kgm3
Luas
penampang
(A)
m2
Laju aliran
massa udara
(ṁudara)
(kgs)
1 1160 40 12 01 047
2 1260 45 12 01 053
3 1360 50 12 01 059
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI