6 PK DAN PANJANG PIPA KAPILER 170 CM

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

FREEZER DENGAN DAYA 1/6 PK DAN PANJANG PIPA KAPILER 170 CM SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin

Diajukan Oleh

CANDRA RISTIADI NIM : 105214054

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015

i


FREEZER WITH 1/6 HP POWER AND 170 CM LENGTH CAPILLARY TUBE FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By

CANDRA RISTIADI Student Number : 105214054

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2015

ii


iii


iv


PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang telah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 14 Januari 2015

Candra Ristiadi

v


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama

: CANDRA RISTIADI

Nomor Mahasiswa

: 105214054

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul : Freezer dengan Daya1/6 PK Panjang Pipa Kapiler 170 cm Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 14 Januari 2015 Yang menyatakan,

Candra Ristiadi

vi


ABSTRAK Mesin freezer mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan manusia pada saat sekarang ini. Freezer berfungsi untuk membekukan air menjadi es dan juga bisa membekukan bahan makanan. Dengan kondisi yang beku, buah buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatip lama. Tujuan dari membuat penelitian ini adalah (a) membuat mesin pendingin freezer, (b) menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran pada mesin freezer, (c) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pendingin freezer, (d) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada mesin pendingin freezer, (e) menghitung COP aktual mesin pendinggin freezer, (f) menghitung COP ideal mesin pendinggin freezer, (g) menghitung Efisiensi pada mesin pendinggin freezer, (h) menghitung Laju aliran massa pada mesin pendinggin freezer. Penelitian dilakukan dilaboraturium manufaktur Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin freezer dengan siklus kompresi uap. Dengan kompresor jenis hermetik yang berdaya 1/6 PK dengan panjang pipa kapiler 170 cm. sedangkan kondensor dan evaporator yang digunakan merupakan kondensor dan evaporator standar untuk mesin freezer berdaya 1/6 PK serta menggunakan refrigerant R134a. beban pendingiannya menggunakan air bervolume sebesar 0,6 liter. Mesin Freezer sudah berhasil dirangkai dan dapat bekerja, dengan suhu kerja evaporator sekitar - 23 0C dan suhu kerja kondensor sekitar 410C. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator. Pada saat stabil sekitar 175 kJ/kg dengan nilai rata – rata sebesar 172,56 kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor. Pada saat stabil sekitar 232 kJ/kg dengan nilai rata – rata sebesar 230,13 kJ/kg. Kerja persatuan massa refrigeran yang dilakukan kompresor. Pada saat stabil sekitar 57 kJ/kg dengan nilai rata – rata sebesar 57,56 kJ/kg. Koefisien prestasi aktual freezer COP aktual pada saat stabil sekitar 3,07 dengan nilai rata – rata sebesar 3,00.Koefisien prestasi ideal freezer COPideal pada saat stabil sekitar 3,84, dan didapat nilai rata – rata sebesar 3,93.Efisiensi freezer pada saat stabil sekitar 18,44% dengan nilai rata – rata sebesar 76,46 %. Laju aliran massa freezer pada saat stabil sekitar 0,00228 kg/detik dengan nilai rata – rata sebesar 0,01950 kg/detik.

Kata kunci : Mesin pendingin, siklus kompresi uap.

vii


ABSTRAK The freezer has a very important function in human life at this time . Freezer can be used to freeze water and can also freeze foodstuff. With freezing conditions, fruits and meat can be preserved in a relatively long time. This Research was made with an objective to (a) Make a freezer. (b) Calculate the compressor work of freezer. (c) Calculate the heat energy absorbed in the freezer evaporator. (d) Calculate the heat energy released freezer condenser . (e ) Calculate the actual COP freezer. (f ) Calculate the ideal COP freezer. (g ) Calculate efficiency freezer. (h ) Calculate the mass flow rate of freezer . This research was made at laboratory manufacturing mechanical engineering, Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University, Yogyakarta . Freezer working system using the vapor compression cycle. The kind of hermetic compressors are powerful 1/6 HP with 170 cm long capillary tube . Condenser and evaporator that used is standard for engines powered freezer 1/6 HP. Used refrigerant R134a. 0.6 liter water used for cooling load. The freezer has successfully assembled and able to work, with a working temperature of the evaporator is about - 23 0 C and the temperature of the condenser work around 41 0 C. Heat energy absorbed by the evaporator at stable around 175 kJ/kg with a value - average of 172,56 kJ / kg. Heat energy released by the condenser at steady around 232 kJ / kg with a value - average of 230,13 kJ / kg . Compressor work when stable is around 57 kJ / kg with a value - average of 57.56 kJ / kg. COP actual freezer when stable is around 3,07 with value average of 3,00. COP Ideal freezer when stable is around 3,84, with value – average of 3,93. Efficiency freezer when stable is around 18,44 % with value – average of 76,.46 % . Mass flow rate freezer when stable is around 0,00228 kg / sec, with value - average of 0,01950 kg / sec.

Keywords: Engine coolant ,vapor compression cycle.

viii


KATA PENGANTAR

Puji syukur atas berkah dan rahmat Tuhan Yang Maha Esa, sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana di Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan merupakan penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan pembuatan dari awal, pengambilan data, pemahaman tentang prinsip kerja alat, dan solusi terhadap masalah yang telah dihadapi. Penulis dapat menyelesaikan Skripsi berjudul “Freezer dengan Daya 1/6 PK Panjang Pipa Kapiler 170 cm” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. 2. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua

Program studi Teknik Mesin

dan

sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi. 3. Seluruh staf pegajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma. 4. Subarno dan Tatania Sudarsih, orang tua yang selalu memberi dorongan doa dan motivasi kepada penulis. 5. Teman - teman Teknik Mesin Angkatan 2010 yang selalu memberi dorongan doa dan motivasi kepada penulis. membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

ix


Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan skripsi ini masih ada banyak

kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami

mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat,baik bagi penulis maupun pembaca. Terimakasih.

Yogyakarta, 14 Januari 2015

Penulis

x


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i TITLE PAGE ................................................................................................. ii HALAMAN PERSETUJUAN....................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .................................. v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ABSTRAK ...................................................................................................... vi ABSTRAK INGGRIS ...................................................................................

viii

KATA PENGANTAR .................................................................................... ix DAFTAR ISI ................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii DAFTAR TABEL........................................................................................... xvi

BAB I. PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang ..................................................................................... 1

1.2

Perumusan Masalah.............................................................................. 3

1.3

Tujuan Penelitian.................................................................................. 3

1.4

Manfaat Penelitian................................................................................ 4

1.5

Batasan Masalah ................................................................................... 4


BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Dasar Teori ........................................................................................... 5

2.2

Tinjauan Pustaka .................................................................................. 28

BAB III. PEMBUATAN ALAT DAN METODE PENELITIAN 3.1

Persiapan .............................................................................................. 30

3.2

Peralatan Yang Dipergunakan Dalam Pembuatan Alat Penelitian ...... 30

3.3

Penyambungan ..................................................................................... 45

BAB IV. METODE PENELITIAN 4.1

Benda Uji.............................................................................................. 46

4.2

Skematik Alat Penelitian ...................................................................... 47

4.3

Alat Bantu Penelitian ........................................................................... 48

4.4

Cara Mendapatkan Data ....................................................................... 53

4.5

Cara Mengolah Data ............................................................................ 54

4.6

Cara Mendapatkan Kesimpulan ........................................................... 55

BAB V. HASIL PENELITAIN DAN PEMBAHASAN 5.1

Hasil Penelitian .................................................................................... 56

5.2

Perhitungan…..... ................................................................................. 58

5.3

Pembahasan .......................................................................................... 66


BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1

Kesimpulan .......................................................................................... 72

6.2

Saran .................................................................................................... 73

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Chest freezer ........................................................................ 6

Gambar 2.2

Upright freezer..................................................................... 7

Gambar 2.3

Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap...... 10

Gambar 2.4

Kompresor jenis piston…………………………………….. 11

Gambar 2.5

Kompresor jenis rotary ……………………………………. 12

Gambar 2.6

Kompresor hermatik……………………………………….. 13

Gambar 2.7

Kompresor semi hermatik………………………………….. 14

Gambar 2.8

Kompresor open type ……………………………………… 15

Gambar 2.9

Evaporator mesin pendingin freezer ………………………. 15

Gambar 2.10

Kondenser ………………………………………………… 16

Gambar 2.11

Pipa kapiler………………………………………………… 17

Gambar 2.12

Filter……………………………………………………….. 18

Gambar 2.13

Themostat…………………………………………………... 18

Gambar 2.14

Overload Protector …………………………………………….. 19

Gambar 2.15

Heater…………………………………………………………….. 20

Gambar 2.16

Fan ………………………………………………………..

21

Gambar 2.17

Siklus kompresi uap ………………………………………

21

Gambar 2.18

Siklus kompresi uap pada diagram P-h…………………...

22

Gambar 2.19

Siklus kompresi uap pada diagram T-s……………………

22

Gambar 3.1

Kompresor Hermatik .........................................................

30

Gambar 3.2

Kondensor jenis pipa dengan sirip jari- jari……………….

31


Gambar 3.3

Pipa kapiler……………………………………………….

32

Gambar 3.4

Evaporator berplat ……………………………………….

33

Gambar 3.5

Filter………………………………………………………

34

Gambar 3.6

Tabung berisi refrigeran R134a…………………………..

35

Gambar 3.7

Pemotong Pipa……………………………………………

35

Gambar 3.8

Pompa Vakum ……………………………………………

36

Gambar 3.9

Manifold Gauge…………………………………………..

36

Gambar 3.10

Alat las dan bahan tambahan las (perak dan tembaga) …..

37

Gambar 3.11

Thermostat…………………………………………………

37

Gambar 3.12

Pipa tembaga……………………………………………….

38

Gambar 3.13

Plat baja…………………………………………………….

38

Gambar 3.14

Sterofom ……………………………………………………

39

Gambar 3.15

Pembuatan rangka freezer……………………………………….. 40

Gambar 3.16

Proses pengelasan kompresor dengan kondensor ………….

Gambar 3.17

Proses pengelasan kondensor dengan filter………………… . 41

Gambar 3.18

Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler……………….. 42

Gambar 3.19

Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator ………… 43

Gambar 3.20

Proses pengelasan evaporator dengan kompresor…………… 43

Gamabar 3.21

Proses pengisian metil……………………………………….. 44

Gambar 3.22

Proses pemvakuman………………………………..……….. 45

Gambar 3.23

Proses pengisian refrigeran R134a …………………………. . 45

Gambar 4.1

Mesin freezer dan sistematis mesin yang diteliti …………… 46

Gambar 4.2

Posisi alat ukur suhu pada skematik mesin freezer..................47

41


Gambar 4.3

Posisi alat ukur tekanan pada skematik mesin freezer.......... 48

Gambar 4.4

Termokopel dan Penampil suhu……………………………

49

Gambar 4.5

Tang meter…………………………………………………

49

Gambar 4.6

Pengukur tekanan………………………………………….

50

Gambar 4.8

Siklus kompresi uap pada P-h diagram …………………...

51

Gambar 4.9

Gelas ukur ............................................................................ 51

Gambar 4.10

Air (beban pendingin)…………………………………….

52

Gambar 4.11

Kabel roll ............................................................................

52

Gambar 5.1

Energi kalor yang diserap evaporator…..............................

66

Gambar 5.2

Energi kalor yang dilepaskan kondensor …………………. 67

Gambar 5.3

Kerja kompresor persatuan massa refrigerant…………….. 68

Gambar 5.4

Coefficien of performance aktual (COPaktual) …………….. 69

Gambar 5.5

Coefficien of performance ideal (COPideal) ……………….. 69

Gambar 5.6

Efisiensi (η) mesin freezer……………………………………… 70

Gambar 5.7

Laju aliran massa refrigeran (ṁ) …………………………

71


DAFTAR TABEL Tabel 4.1

Tabel untuk mencatat hasil pengukuran……………………. 53

Tabel 5.1

Nilai rata –rata suhu dan table……………………………… 56

Tabel 5.2

Nilai entalpi pada titik 1, 2, 3, 4, Te dan Tc …………………………

Tabel 5.3

Jumlah energi kalor diserap evaporator (Qin)………………. 58

Tabel 5.4

Energi kalor yang dilepas kondensor(Qout) …………………. 60

Tabel 5.5

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)………… 61

Tabel 5.6

Perhitungan koefisien prestasi aktual freezer (COPaktual)……. 62

Tabel 5.7

Perhitungan koefisien prestasi ideal freezer (COPideal)…….. 63

Tabel 5.8

Perhitungan efisiensi freezer………………………………... 64

Tabel 5.9

Laju aliran massa refrigerant……………………………….. 65

57



BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada jaman sekarang teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia modern, terutama kebutuhan bagi manusia.. Kebutuhan manusia terhadap mesin

pendingin berawal dari keinginan untuk

mengawetkan bahan makanan dan mendinginkan minuman, fungsi mesin pendingin juga awalnya hanya terbatas pada mendinginkan bahan makanan dan minuman, kemudian teknologi dari mesin pendingin berkembang sehingga dapat digunakan untuk kebutuhan yang lainnya. Mesin pendingin sekarang dapat digunakan untuk kebutuhan rumah tangga dan kebutuhan industri. Sebagian besar dari mesin pendingin tersebut menggunakan siklus kompresi uap. Di rumah tangga mesin pendingin biasanya digunakan sebagai pengawet makanan dan penyejuk ruangan. Kegunaan lain dari mesin pendingin adalah untuk kebutuhan industri, seperti mengawetkan daging dalam jumlah banyak pada tempat pemotongan hewan. Pada perkantoran mesin pendingin berfungsi sebagai penyejuk ruangan agar orang yang bekerja pada kantor tersebut merasa lebih nyaman dalam bekerja, sedangkan pada sistem transportasi mesin pendingin dapat berfungsi sebagai penyejuk udara pada kendaraan pribadi maupun komersil dan sebagai pendingin untuk mengawetkan bahan makanan pada saat dipindahkan dari satu tempat ke tempat lainnya. Proses pendinginan pada mesin pendingin, umumnya menggunakan sistem siklus kompresi uap. Sebagai fluida kerja digunakan refrigeran yang mudah

1


2

diubah bentuknya dari cair menjadi gas maupun dari gas menjadi cair untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondenser. Jenis refrigeran yang umum digunakan pada saat ini adalah refrigeran yang ramah terhadap lingkungan karena tidak mengandung clorofluorocarbon (CFC) yang dapat merusak ozon. Mesin pendingin bisanya berupa kulkas, freezer atau AC. AC fungsinya adalah sebagai penyejuk atau pendingin suhu udara di dalam ruangan. Kulkas atau lemari es, yaitu sebuah alat pendingin yang dapat

menjaga kesegaran

makanan yang berada di dalamnya. Dengan adanya kulkas diharapkan sayur mayur, daging, telur, buah buahan dapat bertahan lebih lama dan awet. Dengan adanya kulkas, orang juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar. Mesin freezer digunakan untuk membekukan air menjadi es dan juga bisa membekukan bahan makanan, seperti di pertokoan, dan di rumah- rumah, dll. Dengan kondisi yang beku, buah buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama. Mengingat peranan mesin freezer yang sangat penting di saat sekarang ini, penulis berkeinginan untuk mencermati, memahami dan mengenal kerja mesin, khususnya freezer beserta dengan karakteristik mesin freezer. Dengan membuat mesin freezer dan mendapatkan karakteristik dari mesin freezer tersebut.


3

1.2. Perumusan Masalah Freezer yang ada di pasaran pada kenyataannya tidak memuat informasi tentang karasteristik dari mesin freezer. Tidak ada informasi tentang COP dan efisiensi freezer pada name platenya. Informasi tentang karateristik freezer terutama COP dan efisiensi sangat penting bagi masyrakat untuk memutuskan jenis freezer mana yang akan di belinya.

1.3. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : a.

Membuat mesin pendingin freezer dengan daya 1/6 PK dengan panjang pipa kapiler 170 cm.

b.

Menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran pada mesin freezer.

c.

Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pendingin freezer.

d.

Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada mesin pendingin freezer.

e.

Menghitung COP aktual mesin pendingin freezer.

f.

Menghitung COP ideal mesin pendingin freezer.

g.

Menghitung Efisiensi pada mesin pendingin freezer.

h.

Menghitung Laju aliran massa pada mesin pendingin freezer.


4

1.4. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : a.

Bagi penulis mampu memahami karakteristik mesin pendingin dengan siklus kompresi uap, terutama freezer.

b.

Bagi penulis mempunyai pengalaman dalam pembuatan mesin pendingin, pembeku dan mesin pengkondisian udara.

c.

Hasil dari penelitian ini dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lainnya.

1.5. Batasan - Batasan Batasan –batasan pembuatan mesin pendingin freezer dengan sistem siklus kompresi uap adalah sebagai berikut : a.

Kompresor dengan daya 1/6 PK, Jenis kompresor hermetik.

b.

Evaporator dan kondensor yang dipergunakan merupakan evaporator dan kondensor standar untuk mesin pendingin freezer dengan daya kompresor 1/6 PK.

c.

Panjang pipa kapiler yang digunakan adalah 170 cm dan berdiameter 0,028 inci (0,71mm), daya bahan tembaga.

d.

Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin adalah R134a.

e.

Beban pendinginan yang digunakan adalah air, dengan volume 0,6 liter.

f.

Temperatur awal beban pendinginan sama dengan temperatur udara lingkungan yaitu 28⁰ C.


BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Dasar Teori

2.1.1. Freezer

Freezer merupakan jenis mesin pendingin yang digunakan untuk membuat es batu dan membekukan bahan makanan seperti daging sapi, ikan tuna, kentang, bakso, ice cream dan sebagainya agar dapat tetap segar dan tahan lama.

a. Pembagian freezer berdasarkan prinsip kerjanya.

Berdasarkan prinsip kerjanya freezer dibagi menjadi dua kategori : (1) Freezer dengan daur kompresi uap, dan (2) Freezer dengan sistem kriogenik. Freezer dengan sistem daur kompresi uap menggunakan kerja mekanik yang mengevaporasi dan mengkompresi refrigeran dalam proses pendinginannya. Freezer dengan sistem kriogenik bekerja dengan menyemprotkan secara langsung bahan pendingin berupa nirtogen cair dan karbon dioksida cair atau gas secara langsung pada bahan yang akan didinginkan.

b. Pembagian freezer berdasarkan laju pergerakan es.

Berdasarkan pada laju pergerakan es freezer terbagi menjadi beberapa kategori : (1) Slow freezer (0,2 cm/h), contoh : chest freezer, (2) Quick freezer (0,5 – 3cm/h), contoh : blast freezer. (3) Rapid freezer (5 – 10 cm/h),

5


6

contoh : fluidised bed freezer. (4) Ultra rapid freezer (10 – 100 cm/h) contoh : kriogenik freezer.

c. Macam-macam freezer yang sering dipergunakan

Beberapa jenis freezer yang sering digunakan adalah : (1) Chest freezer, (2) Up right freezer.

1. Chest freezer merupakan jenis mesin pendingin yang berbentuk seperti peti dengan suhu kerja antara - 20⁰ C sampai -38⁰ C.

Gambar 2.1 Chest freezer


7

2. Up right freezer merupakan jenis mesin pendingin yang berbentuk seperti lemari dengan suhu kerja -20⁰C.

Gambar 2.2 Upright freezer

2.1.2. Laju perpindahan Kalor

Laju perpindahan kalor pada mesin pendingin terdiri atas dua jenis yaitu laju perpindahan kalor konduksi dan laju perpindahan kalor konveksi.

a.

Laju perpindahan kalor konduksi Laju perpindahan kalor secara konduksi adalah proses dimana panas

mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah di dalam satu medium yang diam (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung.

b. Perpindahan kalor konveksi Perpindahan kalor secara konveksi adalah proses transpor energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi


8

antara permukaan benda padat dan cairan atau gas. Perpindahan kalor secara konveksi terbagi menjadi dua cara, yaitu konveksi bebas dan konveksi paksa

1. Konveksi bebas Perpindahan kalor konveksi bebas terjadi ketika fluida yang mengalir pada proses perpindahan kalor mengalir tanpa adanya bantuan peralatan dari luar, fluida mengalir karena ada perbedaan massa jenis. Pada umumnya perbedaan massa jenis disebabkan karena adanya perbedaan suhu.

2. Konveksi paksa Perpindahan kalor konveksi paksa terjadi ketika fluida yang mengalir pada peroses perpindahan kalor mengalir dengan adanya alat bantu yang memaksa fluida untuk mengalir. Alat bantu yang diperrgunakan dapat berupa pompa, blower, kipas angin atau kompressor.

2.1.3. Refrigeran

Refrigeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus kompresi uap dari mesin pendingin. Refrigeran berfungsi untuk menyerap kalor dari bendabenda yang berada di dalam evaporator dan membuangnya ke lingkungan sekitar kondenser. Syarat-syarat refrigeran. Refrigeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :


9

a. Tidak beracun. b.

Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang yang dipakai pada mesin pendingin.

c.

Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak pelumas, udara dan sebagainya. d. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

e.

Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar kalor yang diserap evaporator sebesar-besarnya. f. Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi. Refrigeran dibedakan menjadi dua jenis yaitu refrigeran primer dan refrigeran sekunder.

a. Refrigeran primer Refrigeran primer adalah fluida kerja yang digunakan oleh mesin pendingin, yang mengalami siklus kompresi uap. Refrigeran mengalami proses penguapan di evaporator dan mengalami proses pengembunan di kondenser.

b. Refrigeran sekunder Refrigeran sekunder adalah fluida yang didinginkan oleh evaporator pada sistem refrigerasi, yang dipergunakan untuk mendinginkan bendabenda yang akan di dinginkan.


10

2.1.4. Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap

Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap terdiri dari beberapa komponen utama seperti : (a) kompresor, (b) kondenser, (c) pipa kapiler atau katup ekspansi dan (d) evaporator.

Gambar 2.3 Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap.

a. Kompresor Fungsi kompresor pada mesin pendingin adalah untuk menaikkan tekanan dari tekanan rendah menjadi tekanan tinggi. Jenis- jenis kompresor menurut prinsip kerjanya yang banyak digunakan pada mesin pendingin siklus kompresi


11

uap standar adalah sebagai berikut : kompresor jenis piston dan kompresor jenis rotary.

1. Kompresor jenis piston Kompresor jenis piston banyak digunakan pada kulkas, freezer dan mesin pendingin lain yang memerlukan kapasitas pendinginan yang tidak terlalu besar.

Gambar 2.4 Kompresor jenis piston


12

2. Kompresor jenis rotary Kompresor jenis rotary banyak digunakan pada mesin pengkondisian udara jenis sentral, mesin pengkondisian udara rumah tangga dan mesin pendingin lain yang memerlukan kapasitas pendinginan yang besar.

Gambar 2.5 Kompresor jenis rotary

Jenis- jenis kompresor jika dilihat dari posisi motor penggeraknya, dapat dibagi menjadi tiga jenis : kompresor hermetik, kompresor semi hermetik dan kompresor open type.

1. Kompresor hermetik Kompresor hermetik adalah kompresor yang motor penggerak dan kompresornya berada dalam satu rumah yang tertutup. Motor penggerak langsung


13

memutar poros dari kompresor sehingga putaran motor penggerak sama dengan kompresor.

Gambar 2.6 Kompresor hermatik

Keuntungan dari kompresor hermetik adalah : bentuknya kecil, kompak dan harganya murah, tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran. Kompresor ini tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingannya rendah.

Kerugian dari kompresor hermetik adalah : kerusakan yang terjadi di dalam kompresor susah dideteksi sebelum rumah kompresor dibuka. Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.

2. Kompresor semi-hermetik Kompresor

semi

hermatik

adalah

kompresor

yang motor

serta

kompresornya berada di dalam satu tempat atau rumahan, akan tetapi motor penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor digerakkan oleh motor penggerak melalui sebuah poros penggerak


14

.

Gambar 2.7 Kompresor semi hermatik

3. Kompresor Open type Kompresor open type adalah kompresor yang motor penggeraknya terpisah dengan kompresor. Kompresor digerakan oleh motor penggerak melalui hubungan sabuk. Kompresor ini umumnya digunakan pada mesin pendingin dengan kapasitas besar..

Keuntungan kompresor open type : Jika terjadi kerusakan maka dapat dengan mudah dilakukan penggantian komponen. Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan lebih mudah. Putaran kompresor dapat diubah dengan cara mengubah diameter puli. Pada daerah yang belum tersedia listrik, kompresor dapat bekerja dengan sumber tenaga lain seperti mesin diesel.

Kekurangan kompresor open type : bentuknya besar dan berat, dan berharga mahal.


15

Gambar 2.8 Kompresor open type

b. Evaporator Evaporator pada mesin pendingin merupakan tempat perubahan fase refrigeran dari cairan menjadi gas (penguapan). Pada saat perubahan fase ini diperlukan energi kalor, energi kalor diambil dari lingkungan evaporator yaitu dari bagian dalam mesin pendingin. Evaporator mesin pendingin ada yang berbentuk pipa, pipa dengan plat dan pipa dengan sirip.

Gambar 2.9 Evaporator mesin pendingin freezer


16

c. Kondensor Kondensor pada mesin pendingin merupakan tempat perubahan fase dari gas menjadi cairan (pengembunan atau kondensasi). Pada proses yang terjadi pada kondensor, kondensor mengeluarkan kalor, kalor yang dikeluarkan kondensor dibuang keluar dan diambil oleh udara sekitar. Kondensor mesin pendingin ada yang berbentuk pipa dengan jeruji dan pipa dengan bersirip.

Gambar 2.10 Kondensor

d. Pipa Kapiler Pipa kapiler pada mesin pendingin berfungsi untuk menurunkan tekanan . Pipa kapiler dipasang diantara kondenser dan evaporator, pada sisi masuk dari pipa kapiler dipasangi filter. Ketika refrigeran mengalir di dalam pipa kapiler mengalami penurunan tekanan karena ukuran diameter pipa sagat kecil. Diameter pipa kapiler yang umum digunakan pada mesin pendingin adalah 0,026 inch dan 0,028 inch.


17

Gambar 2.11 Pipa kapiler

2.1.5. Komponen Pendukung Freezer

Selain komponen utama, freezer juga memiliki beberapa komponen pendukung lain yang berfungsi untuk membantu kerja dari mesin pendingin yaitu : filter, thermostat, overload protector, heater dan fan.

a. Filter Filter pada mesin pendingin berfungsi untuk menyaring kotoran dari refrigeran yang melewatinya sehingga kotoran tidak mengganggu kinerja dari mesin pendingin. Filter juga berfungsi untuk menangkap uap air dari refrigeran yang melewatinya. Jika tidak ada filter, kotoran dapat masuk ke pipa kapiler yang berukuran lebih kecil dari pipa aliran refrigeran sebelumnya dan bisa membuat aliran di dalam pipa kapiler menjadi buntu. Demikian juga dengan uap air, karena suhu yang dingin dapat menyebabkan air menjadi beku di dalam pipa yang menyebabkan aliran refrigeran menjadi buntu.


18

Gambar 2.12 Filter

b. Themostat Themostat pada mesin pendingin berfungsi untuk mengatur suhu di dalam mesin pendingin agar sesuai dengan suhu yang telah ditentukan. Jika suhu pada mesin pendingin lebih dingin dari suhu yang telah ditentukan, maka themostat akan memutus aliran listrik ke kompresor sehingga kompresor mati dan kompresor pendingin tidak bekerja dan jika suhu pada mesin pendingin berada di atas dari suhu yang telah ditentukan, maka themostat akan mengalirkan listrik ke kompresor, dan kompresor kembali bekerja.

Gambar 2.13 Themostat


c.

19

Overload Protector. Overload Protector adalah komponen pengaman yang letaknya menyatu

dengan terminal kompresor. Cara kerjanya serupa dengan sekering yang dapat menyambung dan memutus arus listrik. Alat ini dapat melindungi komponen kelistrikan dari kerusakan arus akibat arus yang masuk kompresor melebihi arus acuan normal.

Gambar 2.14 Overload Protector d. Heater Heater merupakan alat yang berfungsi untuk membantu mempercepat pencairan bunga es pada evaporator kulkas dua pintu dengan menggunakan elemen pemanas. Heater bekerja secara bergantian dengan kompresor yang diatur oleh timer, setelah kontak pada timer memutuskan aliran listrik yang masuk ke kompresor dan mengalihkannya ke heater maka elemen pemanas akan bekerja, kemudian temperatur disekitar evaporator akan naik sampai seluruh bunga es


20

mencair, heater akan mati setelah thermostat menerima suhu yang dihasilkan oleh heater.

Gambar 2.15 Heater

e.

Fan. Fan motor atau kipas angin berfungsi untuk mengalirkan udara. Pada

kulkas / freezer terdapat 2 fan. Fan pertama adalah fan motor evaporator, yang berfungsi untuk mengalirkan udara dingin dari evaporator ke keseluruh bagian rak (rak es, rak sayur-mayur dan rak buah-buahan). Fan kedua adalah fan motor kondenser, fan ini berada di bagian bawah kulkas / freezer berdekatan dengan kondenser yang berfungsi menghisap atau mendorong udara. Pemasangan fan dimaksudkan agar proses perpindahan kalor dari kondenser ke udara dapat berlangsung dengan baik. Aliran udara dingin dari fan juga dipergunakan untuk mendinginkan kompresor.


21

Gambar 2.16 Fan

2.1.6. Siklus Kompresi Uap

Gambar 2.17 menyajikan sekilas rangkaian mesin freezer, sedangkan Gamabr 2.18 dan Gambar 2.19 berturut- turut menyajikan siklus kompresi uap pada diagram P-h dan diagram T-s.

Q

3

Kondenso r

o u t

2 1

P i p a

4

Q i n Evaporator

K a p i Gambar 2.17 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan l e lanjut r

k o m p r e s o r


Gambar 2.18 Siklus kompresi uap pada diagram P-h

Gambar 2.19 Siklus kompresi uap pada diagram T-s

22


23

Siklus kompresi uap pada Gambar 2.17, Gambar 2.18 dan Gambar 2.19 tersusun atas beberapa tahapan, sebagai berikut : proses kompresi, proses pendinginan dengan penurunan suhu, proses kondensasi, proses pendinginan lanjut, proses ekspansi (proses penurunan tekanan), proses evaporasi, dan proses pemanasan lanjut.

a. Proses kompresi (1-2) Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.18 dan Gambar 2.19. Refrigeran dalam bentuk uap masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur lingkungan atau refrigeran mengalami fasa superheated.

b. Proses pendinginan suhu gas panas lanjut (2-2a) Proses pendingin dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap 2-2a dari Gambar 2.18 dan Gambar 2.19. Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan , karena suhu refijeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.

c. Proses kondensasi (2a-2b) Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-2b dari Gambar 2.18 dan Gambar 2.19. Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran


24

kalor dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan.

d.

Proses pendinginan lanjut (2b-3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b-3 dari Gambar 2.18 dan Gambar 2.19. proses pendinginan lanjut Nampak proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar- benar dalam fase cair.

e. proses penurunan tekanan (3-4) Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 dari Gambar 2.18 dan Gambar 2.19. Dalam fasa cair mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa berubah menjadi fase campuran : cair dan gas.

f. Proses evaporasi (4-4a) Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.18 dan Gambar 2.19.

dalam fasa cair jenuh mengalir ke evaporator memiliki tekanan dan

temperatur rendah sehingga akan menerima kalor dari lingkungan yang akan didinginkan sehingga fasa dari akan berubah seluruhnya menjadi gas jenuh.

g. Proses pemanasan lanjut (4a-1) Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 dari Gambar 2.18 dan Gambar 2.19. Pada saat uap refrigeran yang meninggalkan evaporator mengalami


25

pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor. Pemanasan lanjut tersebut dapat disebabkan oleh jenis pengendali katup cekik yang digunakan, dimana penyerapan panas dapat terjadi pada jalur antara evaporator dan kompresor.

2.1.7. Perhitungan Mesin Pendingin

Dengan bantuan diagram entalpi - tekanan, nilai entalpi di setiap posisi dalam siklus kompresi uap dapat diketahui. Dengan demikian besaran- besaran kerja kompresi, laju pengeluaran kalor, dampak refrigerasi, koefisien prestasi (COP aktual dan COP ideal serta efisiensi dapat dihitung.

a. Kerja kompresor (Wcomp) Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada titik 1-2 di Gambar 2.18, yang dapat dihitung dengan persamaan (2.3) Wcomp = h2 – h1, kJ/kg

…(2.3)

Pada persamaan (2.3) : Wcomp : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg h2

: nilai

entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg

h1

: nilai

entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg

b. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondenser (Qkon). Energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas oleh kondenser

merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3 di Gambar 2.18, perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.4)


Qkon = h2 – h2, kJ/kg

26

…(2.4)

Pada persamaan (2.4) : Qkon

: energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h3

: nilai

h2

: nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg

entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg

c. Energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator (Qevap) Energi kalor persatuan massa yang diserap oleh evaporator merupakan proses perubahan entalpi pada titik 4-1 di Gambar 2.18, Gambar 2.19, perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.5) Qevap = h5 – h4 , kJ/kg

…(2.5)

Pada persamaan (2.5) ; Qevap h5

: energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran kJ/kg :

nilai entalpi t saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor, kJ/kg

h4

: nilai entalpi t saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor, kJ/kg

d. Koefisien prestasi (COP) Koefisien prestasi siklus kompresi uap standar adalah dampak refrijerasi dibagi kerja kompresi, yang dapat dihitung dengan persamaan (2.6) COPaktual = Qin / Win = ( h1-h4) / ( h2 - h1 )

…( 2.6)


27

Pada persamaan (2.6) :

COPactual

: koefisien

Qin

: kalor

Win

:

prestasi freezer

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg

kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg …(2.7)

COPideal = ( 273,15 + Te ) / Tc - Te

Pada persamaan (2.7) :

COPideal

: koefisien prestasi maksimum freezer : suhu kondensor, 0C

Tc

: suhu evaporator, 0C

Te e. Efisiensi

Efisiensi freezer dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.8) ƞ

=

COPaktual

…(2.8) Pada persamaan (2.8) : Ƞ

: efisinsi freezer

COPaktual

: koefisiensi prestasi freezer

COPideal

: koefisien prestasi maksimum freezer

f. Laju Aliran Massa Refrigeran

/

COPideal


28

Perhitungan laju aliran massa refrigeran dengan menggunakan Persamaan (2.9) ṁ=

, kg/detik

v

: voltase dari kompresor, V

I

: arus yang dipergunakan kompresor, Ampere

Win

:

…(2.9)

kerja kompresor persatuaan massa refrigeran ,kJ/kg

Tinjauan Pustaka

Hadoyo, E dan Lukito, (2002) telah melakukan penelitian tentang analisa pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada line suction terhadap performansi mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a) membahas pengaruh usaha melilitkan pipa kapiler line suction (b) meghitung performansi mesin pendingin tersebut (c) menghitung waktu pendingian. Penelitian dilakukan dengan batasan batasan sebagai berikut: (a) mesin pendingin yang digunakan adalah Freezer (b) beban pendingan yang digunakan air. Dari hasil penelitia didapatkan (a) pipa kapiler yang dililitkan pada line suction dapat meningkatkan nilai COP Freezer (b) waktu pedinginan tidak banyak perubahan.

Risza Helmi (2008) melakukan penelitian terhadap perbandingan COP pada refrigerator dengan refrigeran R12 dan R134a variasi panjang pipa kapiler : 1,75 m, 2 m, 2,25 m. Penelitian dilakukan untuk mengetahui COP yang terbaik dari penggunaan kedua refrigeran R12 dan R134a. Diperoleh hasil penelitian nilai


29

COP tertinggi adalah 4,06 dihasilkan dengan mempergunakan refrigeran R134a. Suhu terendah yang dihasilkan sebesar -16⁰C.

Soegeng Witjahjo (2009) melakukan penelitian terhadap penggunaan LPG (liquefied petroleum gas) sebagai fluida kerja pada sistem kompresi uap. Penelitian ini dilakukan mengingat LPG memiliki sifat termodinamika yang mendekati sifat termodinamika R12. Kesimpulan dari penelitian ini adalah LPG dapat digunakan sebagai refrigeran pengganti R12 dengan beban pendinginan sedang.

Wilis, GR (2013) telah melakukan penelitian tentang refrigeran R22 da R134a pada mesin pendingin. Peelitian tersebut bertujuan: (a) menghitung prestasi kerja refrigeran R22 yang dibandingkan dengan refrigeran R134a (b) membahas refrigeran yang lebih ramah lingkungan antara R22 dengan R134a. Penelitian ini dilakukan dengan batasan – batasan sebagi berikut: (a) refrigerant yang digunakan R22 dan R134a (b) menggunakan mesin pengkondisian udara dengan motor pengerak kompresor berkapasitas 2HP. Dari hasil peelitia didapatkan: (a) refrigeran R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik dari R134a, tetapi tidak ramah lingkunga (b) refrigeran R134a lebih ramah lingkungan, tetapi COP lebih rendah dari R22.


BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1.

Persiapan Pembuatan Freezer

3.1.1 Komponen Utama Freezer yang digunakan di dalam penelitian ini meliputi: kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter dan refrigeran R134a.

a. Kompresor : Spesifikasi kompresor yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

Gambar 2.1 Kompresor Hermatik

Jenis kompresor

: Hermetik

Seri compressor

: Model BES45H

Arus

: 0,88 A

Voltase

: 220 V

30


Daya kompresor

31

: 115 Watt (1/6 PK)

b. Kondensor : Spesifikasi kondensor jenis pipa dengan sirip jari- jari yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

Gambar 2.2 Kondensor jenis pipa dengan sirip jari- jari Diameter pipa

: 0,47 cm

Panjang pipa

: 900 cm

Bahan sirip

: Baja

Bahan pipa

: Baja

Jarak antar sirip

: 0,45 cm

Diameter sirip

: 0,2 cm

Jumlah sirip

: 110 buah

Jenis

: kondensor tipe U, dengan jumlah U = 9


32

c. Pipa kapiler : Spesifikasi pipa kapiler yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

Gambar 2.3 Pipa kapiler

Panjang pipa kapiler

: 170 cm

Diameter pipa kapiler

: 0,028 inci (0,71 mm )

Bahan pipa kapiler

: Tembaga


33

d. Evaporator : Spesifikasi Evaporator jenis pipa plat yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

Gambar 2.4 Evaporator berplat

Bahan pipa evaporator

: Tembaga

Diameter pipa evaporator

: 0,47 cm

Bahan plat evaporator

: Alumunium

Panjang evapotaror

: 34 cm

Lebar evaporator

: 16 cm


34

e. Filter. Spesifikasi filter yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

Gambar 2.5 Filter

Panjang filter : 10 cm Diameter

: 2 cm

Bahan

: Tembaga

f.

Refrigeran R134a Refrigeran R134a digunakan sebagai fluida kerja. Refrigeran R134a lebih

ramah lingkungan dibandingkan dengan jenis refrigeran lain yang tersedia di pasaran sekarang ini.


35

Gambar 2.6 Tabung berisi refrigeran R134a

3.1.2

Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Freezer

a. Alat pemotong pipa Alat pemotong pipa adalah alat yang mempunyai fungsi untuk memotong pipa, agar hasil potongan menjadi rapi.

Gambar 3.7 Pemotong Pipa


36

b. Pompa Vakum Pompa vakum adalah alat yang mempunyai fungsi untuk memproses pemvakuman atau untuk mengeluarkan udara dari dalam system mesin freezer sebelum diisi Freon sebagai fluida kerja freezer.

Gambar 3.8 Pompa Vakum

c. Manifold gauge Manifold gauge adalah alat yang mempunyai fungsi untuk mengukur tekanan refrigeran pada saat pengisian Freon maupun pada saat freezer bekerja.

Gambar 3.9 Manifold Gauge


37

d. Alat Las

Alat las adalah alat yang mempunyai fungsi untuk menyambung pipa- pipa tembaga pada freezer agar system dapat bekerja.

Gambar 3.10 Alat las dan bahan tambahan las (perak dan tembaga)

e. Thermostat Thermostat adalah alat yang mempunyai fungsi sebagai pengatur suhu pada evaporator, jika suhu evaporator sudah tercapai sesuai kebutuhan maka alat ini akan memutuskan arus listrik sehingga kompresor berhenti bekerja.

Gambar 3.11 Thermostat


38

g. Pipa tembaga

Pipa tembaga adalah pipa yang mempunyai fungsi sebagai komponen penyambungan antara kondensor dengan pipa kapiler dan antara pipa kapiler dengan evaporator. Diameter pipa tembaga : 0.47 cm.

Gambar 3.12 Pipa tembaga

g. Plat Baja Plat baja mempunyai fungsi sebagai kerangka dasar pembuatan freezer dan sebagai tempat komponen- komponen utama pada freezer.

Gambar 3.13 Plat baja


39

h. Sterofoom Sterofoom mempunyai fungsi sebagi tempat diletakkan evaporator agar evaporator dapat tertutup rapat.

Gambar 3.14 Sterofom

3.13

Langkah- langkah Pembuatan Freezer

Langakah – langkah pembuatan freezer dapat diketahui sebagai berikut ini:

a.

Mempersiapkan komponen utama pembuatan freezer seperti kompresor, kondensor, pipa kapiler, filter, evaporator dan refigeran R134a serta komponen- komponen pendukung lainnya, yang dipergunakan dalam pembuatan freezer.

b.

Proses pembuatan rangka freezer, bahan yang digunakan plat baja yang menggunakan alat potong plat baja yang berfungsi untuk memotong plat sesuai ukuran panjang, lebar, dan tinggi. Serta alat las yang berfungsi untuk menyambung plat baja menjadi rangka


40

Gambar 3.15 Pembuatan rangka freezer

c.

Proses penyambungan kompresor dengan kondensor dengan cara di las, dalam proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara kompresor dengan kondensor. Dalam proses penyambungan yang akan disambung adalah pipa output kompresor yang terbuat dari besi sedangkan kondensor terbuat dari tembaga. Proses penyambungan komponen ini membutuhkan bahan bantu borak yang berfungsi sebagai bahan tambahan dalam proses pengelasan karena berbeda karakteristik material dan agar pipa output kompresor dan pipa saluran masuk kondensor tersambung dengan baik dan tidak bocor. Bahan yang digunakan dalam proses pengelasan menggunakan bahan perak dan kuningan.


41

Gambar 3.16 Proses pengelasan kompresor dengan kondensor

d.

Proses penyambungan dengan las antara kondenser dengan filter, dalam proses ini pipa tembaga diperlukan sebagai penghubung antara pipa output kondensor dengan input filter. Pproses penyambungan menggunakan las yang menggunakan bahan perak dan kuningan sehingga diperlukan borak dalam menghubungkan beda material.

Gambar 3.17 Proses pengelasan kondensor dengan filter


e.

42

Proses penyambungan dengan las antara output filter dengan input pipa kapiler, penyambungan menggunakan las dengan bahan perak dan kuningan. Alat bantu menggunakan tang yang berfungsi untuk penahan pada saat proses pengelasan dilakukan.

Gambar 3.18 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler

f.

Proses penyambungan dengan las antara pipa kapiler output dengan pipa input evaporator, dalam proses penyambungan ini diperlukan alat las dengan bahan perak dan kuningan. Alat bantu menggunakan tang yang berfungsi untuk penahan pada saat proses pengelasan dan juga memipihkan diameter pipa saluran masuk evaporator supaya pipa kapiler dapat tersambung dengan baik.


43

Gambar 3.19 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator

g.

Proses penyambungan dengan las antara evaporator output dengan pipa input kompresor, dalam proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung. Proses penyambungan komponen tersebut menggunakan alat las dengan bahan kuningan dan perak.

Gambar 3.20 Proses pengelasan evaporator dengan kompresor


h.

44

Proses pengisian metil, dalam proses ini metil mempunyai fungsi untuk membersihkan saluran pipa – pipa pada freezer yang sudah jadi dan sebagai proses pengecekan ada atau tidak kebocoron pada freezer.

Gamabar 3.21 Proses pengisian metil

i.

Proses pemvakuman freezer, dalam proses ini diperlukan pompa vakum yang berfungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Proses ini bertujuan untuk mengeluarkan udara – udara yang masih terjebak dalam saluran – saluran pipa di freezer, agar freezer dapat bekerja dengan maksimal.


45

Gambar 3.22 Proses pemvakuman

j.

Proses pengisian refrigeran R134a, dalam proses ini diperlukan refrigeran R134a sebagai fluida kerja freezer. Tekanan refrigeran yang akan dimasukan dalam siklus freezer harus sesuai dengan standar kerja freezer agar dapat bekerja dengan maksimal.

Gambar 3.23 Proses pengisian refrigeran R134a


BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Mesin yang diteliti. Mesin yang diteliti merupakan freezer dengan siklus kompresi uap hasil rangkaian sendiri dengan komponen yang standar dari freezer yang tersedia dipasaran. Freezer yang dirangkai menggunakan daya kompresor 1/6 PK dan dengan panjang pipa kapiler 170 cm. Proses pendinginan yang terjadi di dalam freezer ini dilakukan dengan cara kontak langsung dengan benda yang ada di dalam ruangan evaporator. Gambar 4.1 menyajikan mesin freezer dan sistematis mesin yang diteliti.

Gambar 4.1 Mesin freezer dan sistematis mesin yang diteliti

46


4.2

47

Skematik Mesin Pendingin yang Diteliti Gambar 4.2 menyajikan skematik dari mesin pendingin yang diteliti. Dalam

skematik ini ditentukan posisi titik – titik yang akan dipasang alat termokopel pada freezer yang bekerja dengan siklus kompresi uap.

Gambar 4.2 Posisi alat ukur suhu pada skematik mesin freezer. Keterangan untuk Gambar 4.2 : Titik 1 : posisi termokopel sebelum masuk kompresor. Titik 3 : posisi termokopel sebelum masuk filter.

Gambar 4.3 menyajikan skematik dari mesin pendingin yang diteliti. Dalam posisi ini ditentukan posisi titik – titik yang dipasang alat ukur tekanan pada freezer yang bekerja dengan siklus kompresi uap.


48

Gambar 4.3 Posisi alat ukur tekanan pada skematik mesin freezer. Keterangan untuk Gambar 4.3 : Titik 1 : posisi alat ukur tekanan sebelum masuk kompresor Titik 2 : posisi alat ukur tekanan setelah keluar kompresor Titik 3 : posisi alat ukur tekanan sebelum masuk filter Titik 4 : posisi alat ukur tekanan sebelum masuk evaporator

4.3 Alat Bantu Penelitian Dalam proses penelitian freezer ini membutuhkan alat – alat yang digunakan untuk membantu dalam pengujian freezer. Alat – alat bantu tersebut adalah: 1.

Termokopel dan penampil suhu Termokopel berfungsi sebagai sensor suhu untuk mengubah perbedaan suhu

dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik. Penampil suhu mempunyai fungsi sebagai alat untuk menampilkan nilai suhu yang diukur.


49

Gambar 4.4 Termokopel dan Penampil suhu 2.

Tang meter Alat ini berfungsi untuk mengukur berapa besar arus yang mengalir masuk ke

dalam kompresor.

Gambar 4.5 Tang meter


50

3 . Pengukur tekanan Pengukur tekanan berfungsi untuk mengetahui nilai tekanan refrigeran. Pengukur tekanan berwarna merah untuk mengukur tekanan tinggi dan yang berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah.

Gambar 4.6 Pengukur tekanan 4 . P-h diagram P-h diagram ini berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap mesin pendingin. Dengan p-h diagram, dapat diketahui nilai entalpi disetiap titik yang diteliti. (h1, h2, h3, h4) dan suhu evaporator serta suhu kondensor.


3

P2 = P2=10,5 29929 9

51

2

T3 T1

P1P1==1,51

1

4

h3=h4= 250

h2=475

h1=422

H3=H

H1=

H2=

Gambar 4.8 Siklus kompresi uap pada P-h diagram 5 . Gelas ukur Gelas ukur berfungsi untuk mengetahui volume cairan, dalam hal ini adalah volume air.

Gambar 4.9 Gelas ukur


6.

52

Air Air berfungsi sebagai beban pendinginan pada mesin freezer yang diteliti.

Gambar 4.10 Air (beban pendingin) 7.

Kabel roll Kabel roll adalah alat yang berfungsi menghubungkan sumber listrik dengan

ke sejumlah alat listrik maupun elektronik.

Gambar 4.11 Kabel roll


53

4.4 Cara Mendapatkan Data. Untuk mendapatkan data suhu pada 2 titik (T1, dan T3) dan tekanan refrijeran pada 4 titik (P1, P2, P3 dan P4), (Gambar 4.2) dan (Gambar 4.3) digunakan alat ukur termokopel dan pengukur tekanan. Pengukuran suhu dan tekanan dilakukan setiap 30 menit sekali. Tabel 4.1 menyajikan tabel untuk mencatat hasil pengukuran pada waktu penelitian dilakukan. Tabel 4.1 Tabel untuk mencatat hasil pengukuran.

No

Waktu t menit

Suhu refrigeran

Tekanan refrigeran

(0C)

(Bar)

T1 1

30

2

60

3

90

4

120

5

150

6

180

7

210

8

240

9

270

10

300

11

330

12

360

13

390

14

420

15

450

16

480

T3

P1

P2

P3

P4


54

4.5 Cara Mengolah Data dan Pembahasan. Prosedur pengolahan data : a.

Setelah semua data suhu dan tekanan pada setiap titik diperoleh maka langkah selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus kompresi uap pada P – h diagram. Dengan menggambarkan P – h diagram dapat diketahui nilai entalpi di setiap titik ( h1, h2, h3, h4) dan suhu evaporator dan suhu kondensor.

b.

Nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk menghitung besarnya energi persatuan massa yang dilepas oleh kondensor, menghitung kerja kompresor persatuan massa, menghitung besarnya energi persatuan massa yang diserap oleh evaporator, nilai COP

ideal,

nilai COP

aktual

freezer,

dan efisiensi, serta laju aliran massa refrigeran. c.

Perhitungan dan pengolahan data dapat menggunakan persamaan – persamaan yang ada seperti persamaan (2.3) untuk menghitung kerja kompresor, persamaan (2.4) untuk mehitung energi kalor yang dilepas kondensor, persamaan (2.5) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator, persamaan (2.6) untuk menghitung COPaktual, persamaan (2.7) untuk menghitung COPideal, persamaan (2.8) untuk mehitung efisiensi freezer, dan persamaan (2.9) untuk laju aliran massa refrigeran freezer.

d.

Hasil – hasil perhitungan kemudian digambarkan dalam bentuk grafik terhadap waktu.

e.

Hasil – hasil penelitian tersebut kemudian dibahas. Pembahasan dilakukan dengan memperhitungkan hasil – hasil penelitian sebelumnya atau hasil –


55

hasil penelitian orang lain. Juga harus memperhatikan tujuan – tujuan penelitian yang sudah di tentukan. 4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan Kesimpulan dapat diperoleh dari pembahasan hasil penelitian yang sudah dilakukan. Kesimpulan merupakan intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari penelitian.


BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Penelitian. Hasil penelitian memberikan nilai tekanan masuk kompresor dan tekanan masuk filter serta tekanan masuk kompresor dan keluar kompresor sesuai dengan skematik yang digambarkan (Gambar 4.3). Tabel 5.1 menyajikan nilai rata - rata suhu masuk kompresor (T1) dan suhu sebelum masuk pipa kapiler (T3) dengan beban pendingin 0,6 liter selama pengambilan data, serta tekanan rata- rata menghasilkan tekanan rendah (P1+P4)/2 dan tekanan tinggi (P2+P3)/2. Tabel 5.1 Nilai rata –rata suhu masuk kompresor, sebelum masuk pipa kapiler dan nilai rata – rata tekanan rendah serta rata - rata tekanan tinggi.

No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Waktu t (menit)

T1

T3

Tekanan rendah

Tekanan tinggi

(0 C)

(0 C)

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

24,89 27,23 27,07 27,37 27,65 27,73 27,87 27,85 26,51 26,43 26,59 26,61 26,95 26,87 26,93 26,85

36,16 39,02 39,00 38,92 38,62 38,56 38,68 38,44 38,48 38,52 38,52 38,16 38,14 37,92 38,12 38,10

(P1+P4)/2 (Bar) 1,50 1,52 1,52 1,52 1,52 1,52 1,51 1,51 1,51 1,51 1,51 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50

(P2+P3)/2 (Bar) 10,59 10,80 10,76 10,80 10,66 10,69 10,73 10,80 10,73 10,69 10,76 10,66 10,69 10,66 10,56 10,69

56


57

Nilai entalpi pada tiap titik pada siklus kompresi uap disajikan pada Tabel 5.2. Dengan beban pendinginan 0,6 liter air dari waktu 30 menit sampai dengan 480 menit. Tabel 5.2 juga menyajikan suhu evaporator dan suhu kondensor. Tabel 5.2 Nilai entalpi pada titik 1, 2, 3, 4, Te dan Tc Waktu t

Nilai entalpi h1

h2

h3

h4

Te

Tc

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(oC)

(oC)

30

422

482

250

250

-22

42

60

425

482

250

250

-21

41

90

425

482

255

255

-21

42

120

425

481

250

250

-21

41

150

425

482

250

250

-21

41

180

425

482

255

255

-22

41

210

425

482

255

255

-24

43

240

425

482

250

250

-23

41

270

422

482

255

255

-23

41

300

425

482

250

250

-22

42

330

422

482

255

255

-23

43

360

425

482

255

255

-24

42

390

425

482

250

250

-23

41

420

425

482

250

250

-24

41

450

425

482

250

250

-24

41

480

425

483

250

250

-23

42

(menit)


58

5.2 Perhitungan a. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) Jumlah energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3), Qin = h1-h4, kJ/kg. Contoh perhitungan untuk (Qin) dilakukan pada menit ke 300 dengan beban pendingin sebesar 0,6 liter air. Qin = h1-h4, kJ/kg. Qin = (425- 250) kJ/kg Qin = 175 kJ/kg Hasil penelitian untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.3. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama. Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin)

No

waktu t ( menit)

Beban pendingin 0,6 liter air

Qin

h1 (kJ/kg)

h4 (kJ/kg)

(kJ/kg)

1

30

422

250

172

2

60

425

250

175

3

90

425

255

170

4

120

425

250

175

5

150

425

250

175

6

180

425

255

170

7

210

425

255

170

8

240

425

250

175

9

270

422

255

167

10

300

425

250

175

11

330

422

255

167


No

b.

waktu t ( menit)


59

Qin

h1 (kJ/kg)

h4 (kJ/kg)

(kJ/kg)

12

360

425

255

170

13

390

425

255

175

14

420

425

250

175

15

450

425

250

175

16

480

425

250

175

Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas

kondensor (Qout). Jumlah energi kalor yang dilepas kondensor (Qout) persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) Qout = h2 - h3, kJ/kg Contoh perhitungan untuk Qout

dilakukan pada menit ke 300 dengan

beban pendinginan sebesar 0,6 liter air. Qout = h2 - h3, kJ/kg Qout = (482 – 250), kJ/kg Qout = 232 kJ/kg Hasil penelitian untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.4. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama.


60

Tabel 5.4 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout) Beban pendingin 0,6 liter air waktu Qout No t h2 h3 ( menit) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) 1 2 3 4 5 6 7

30 60 90 120 150 180 210

482 482 482 481 482 482 482

250 250 255 250 250 255 255

232 232 227 231 232 227

8

240

482

250

232

9

270

482

255

227

10

300

482

250

232

11

330

482

255

227

12

360

482

255

227

13

390

482

250

232

14 15

420 450

482 482

250 250

232 232

16

480

483

250

233

227

c. Kerja Kompresor persatuan massa refrigeran (Win) Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) Win = h2 - h1, kJ/kg Contoh perhitungan untuk Win dilakukan pada menit ke 300 dengan beban pendinginan sebesar 0,6 liter air. Win = h2-h1, kJ/kg Win = (482 - 425), kJ/kg Win = 57 kJ/kg


61

Hasil penelitian untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.5. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama.

Tabel 5.5 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

No

d.

waktu t ( menit)


Win

h2 (kJ/kg)

h1 (kJ/kg)

(kJ/kg)

1

30

482

422

60

2

60

482

425

57

3

90

482

425

57

4

120

481

425

56

5

150

482

425

57

6

180

482

425

57

7

210

482

425

57

8

240

482

425

57

9

270

482

422

60

10

300

482

425

57

11

330

482

422

60

12

360

482

425

57

13

390

482

425

57

14

420

482

425

57

15

450

482

425

57

16

480

483

425

58

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) Koefisien

prestasi

aktual

atau

COPaktual

menggunakan Persamaan (2.6) COPactual = (Qin) / (Win)

dapat

dihitung

dengan


62

Contoh perhitungan untuk COPaktual dilakukan pada menit ke 300 dengan beban pendinginan sebesar 0,6 liter air. COPaktual = (Qin) / (Win) COPaktual = (175) / (57) COPaktual = 3,07 Hasil penelitian untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.6. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama. Tabel 5.6 Perhitungan koefisien prestasi aktual freezer (COPaktual)

No

waktu t ( menit)

1

Beban pendingin 0,6 liter air Qin (kJ/kg)

Win (kJ/kg)

COPaktual

30

172

60

2,87

2

60

175

57

3,07

3

90

170

57

2,98

4

120

175

56

3,13

5

150

175

57

3,07

6

180

170

57

2,98

7

210

170

57

2,98

8

240

175

57

3,07

9

270

167

60

2,78

10

300

175

57

3,07

11

330

167

60

2,78

12

360

170

57

2,98

13

390

175

57

3,07

14

420

175

57

3,07

15

450

175

57

3,07

16

480

175

58

3,02


e.

63

Koefisien prestasi ideal (COPideal) Koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.7) COPideal

=

(273,150 + Te) / (Tc – Te)

Contoh perhitungan untuk COPideal dilakukan pada menit ke 300 dengan beban pendinginan sebesar 0,6 liter air. COPideal = (273,15 + Te) / (Tc – Te) COPideal = (273,15 + (-22) ) / (42 – (-22) ) COPideal = 3,96 Hasil penelitian untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.7. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama. Tabel 5.7 Perhitungan koefisien prestasi ideal freezer (COPideal) No

waktu t ( menit)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

Beban pendingin 0,6 liter air Tkondensor o C 42 41 42 41 41 41 43 41 41 42 43 42 41 41 41 42

Tevaporator o C -22 -21 -21 -21 -21 -22 -24 -23 -23 -22 -23 -24 -23 -24 -24 -23

COPideal 3,93 4,07 4,01 4,07 4,11 3,99 3,75 3,91 3,91 3,96 3,82 3,78 3,91 3,84 3,87 3,85


f.

64

Efisiensi freezer (%) Efisiensi freezer dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.8),

yaitu : η = {(COP ideal) / (COPaktual)}x 100% Contoh perhitungan untuk efisiensi freezer dilakukan pada menit ke 300 dengan beban pendinginan sebesar 0,6 liter air. η = {(COPaktual) / (COP ideal)} x 100 % η = {(3,07) / (3,96) }x 100 % η = 77,52 % Hasil penelitian untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.8. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama. Tabel 5.8 Perhitungan efisiensi freezer

No

waktu t ( menit)


Efisiensi, η

COPaktual

COPideal

(%)

1

30

2,87

3,93

72,95

2

60

3,07

4,07

75,39

3

90

2,98

4,01

74,41

4

120

3,13

4,07

76,73

5

150

3,07

4,11

74,78

6

180

2,98

3,99

74,71

7

210

2,98

3,75

79,49

8

240

3,07

3,91

78,44

9

270

2,78

3,91

71,11

10

300

3,07

3,96

77,52

11

330

2,78

3,82

72,78

12

360

2,98

3,78

78,89

13

390

3,07

3,91

78,44


waktu t ( menit)

No

g.


65

Efisiensi

COPaktual

COPideal

(%)

14

420

3,07

3,84

79,98

15

450

3,07

3,87

79,37

16

480

3,02

3,85

78,29

Laju Aliran Massa Refrigeran Perhitungan laju aliran massa refrigeran dengan menggunakan Persamaan

(2.9) yaitu :

ṁ=

, kg/detik

Contoh perhitungan untuk laju aliran massa refrigeran freezer dilakukan pada menit ke 300 dengan beban pendinginan sebesar 0,6 liter air. ṁ=

, kg/detik

ṁ=

, kg/detik

ṁ = 0,00228 kg/detik Hasil penelitian untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.9. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama. Tabel 5.9 Laju aliran massa refrigeran ṁ

Waktu t (menit)

V

I

Win

(Voltase)

(Ampere)

(kJ/kg)

1

30

220

0,59

60

129,8

0,00216

2

60

220

0,59

57

129,8

0,00228

3

90

220

0,59

57

129,8

0,00228

4

120

220

0,59

56

129,8

0,00232

No

V.I (J/detik)

(kg/detik)


66

ṁ

Waktu t (menit)

V

I

Win

(Voltase)

(Ampere)

(kJ/kg)

5

150

220

0,59

57

129,8

0,00228

6

180

220

0,59

57

129,8

0,00228

7

210

220

0,59

57

129,8

0,00228

8

240

220

0,59

57

129,8

0,00228

9

270

220

0,59

60

129,8

0,00216

10

300

220

0,59

57

129,8

0,00228

11

330

220

0,59

60

129,8

0,00216

12

360

220

0,59

57

129,8

0,00228

13

390

220

0,59

57

129,8

0,00228

14

420

220

0,59

57

129,8

0,00228

15

450

220

0,59

57

129,8

0,00228

16

480

220

0,59

58

129,8

0,00224

No

V.I (J/detik)

(kg/detik)

Qin, kJ/kg

5.3 Pembahasan 300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

waktu t, menit

Gambar 5.1 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator.


67

Hasil penelitian untuk energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.1. Nilai energi kalor yang diserap evaporator yang paling kecil sebesar 167 kJ/kg dan paling besar sebesar 175 kJ/kg. Nilai rata- rata Qin sebesar 172,56 kJ/kg, dan nilai pada saat stabil sekitar 175 kJ/kg. Pembahasan kecil terhadap nilai Qin, bisa jadi di sebabkan karena ketidak seragaman suhu udara di dalam ruang evaporator. Bisa juga disebabkan karena di permukaan luar pipa – pipa evaporator terjadi pembekuan uap air dari udara, sehingga proses

Qout, kJ/ kg

pendinginan udara menjadi terganggu.

300 270 240 210 180 150 120 90 60 30 0 0

50

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

waktu t, menit Gambar 5.2 Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refigeran. Hasil penelitian untuk energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.2. Nilai enegri kalor yang paling kecil sebesar 227 kJ/kg dan yang paling besar sebesar 233 kJ/kg. Nilai rata – rata Qout sebesar 230,13 kJ/kg dan nilai pada saat stabil sekitar 232 kJ/kg. kondisi udara di sekitar kondensor berpengaruh terhadap proses perpindahan kalor yang di lepaskan kondensor, semakin cepat aliran udara, kalor yang di lepas kondensor akan semakin besar. Oleh karenanya, bisa jadi


68

perubahan nilai Qout yang kecil, disebabkan karena adanya perubahan kecepatan

Win kJ/ kg

angin di sekitar kondensor. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

50

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 waktu t, menit

Gambar 5.3 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran. Hasil penelitian untuk kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.3. Nilai kerja kompresor yang paling kecil sebesar 56 kJ/kg dan yang paling besar sebesar 60 kJ/kg. Nilai rata- rata Win sebesar 57,56 kJ/kg dan nilai pada saat stabil sekitar 57 kJ/kg. Pada saat penelitian berlangsung, suhu kompresor stabil tinggi dari udara sekitar. Hal ini berarti terjadi proses perpindahan kalor dari dalam kompresor ke luar. Proses ini merupakan proses tidak ada batas (tidak ideal). Barangkali kondisi nilai yang membuat nilai Win tidak tetep ( ada sedikit perubahan).

COP aktual kJ/kg


69

5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0

50

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 waktu t, menit

Gambar 5.4 Coefficien of performance aktual (COPaktual) mesin freezer. Hasil penelitian untuk koefisien prestasi aktual pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.4. Nilai koefisien prestasi aktual yang paling kecil sebesar 2,78 dan yang paling besar sebesar 3,13. Nilai rata – rata

COP ideal kJ/kg

COPaktual sebesar 3,00 dan nilai pada saat stabil sekitar 3,07.

5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0

50

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

waktu t, menit Gambar 5.5 Coefficien of performance ideal (COPideal) mesin freezer. Hasil penelitian untuk koefisien prestasi ideal pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.5. Nilai koefisien prestasi ideal terkecil sebesar 3,75 dan nilai yang terbesar sebesar 4,11. Nilai rata – rata COPideal sebesar 3,93 dan nilai pada saat stabil sekitar 3,84. Semakin tinggi nilai COPideal


70

semakin baik. Nilai COPideal harus lebih besar (Nilai COPideal merupakan batas

Efisiensi %

nilai yang dapat di capai oleh mesin pendingin).

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

waktu t, menit

Gambar 5.6 Efisiensi (η) mesin freezer. Hasil penelitian untuk efisiensi freezer pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.6 . Nilai efisiensi freezer yang paling kecil sebesar 71,11% dan nilai yang paling besar sebesar 79,98%. Nilai rata – rata Efisiensi (η) sebesar 76,46% dan nilai pada saat stabil sekitar 78.44%. Efisiensi tidak dapat mencapai 100%, hali ini kemungkinan disebabkan karena (a). adanya kalor yang keluar dari kompresor. (b). adanya kondisi di sekitar kondensor yang tidak tetap ( ada angin). (c). adanya proses pembekuan uap air menjadi es di evaporator dan saluran – saluran penghubung antara pipa kapiler dan evaporator.


71

0.01

ṁ, kg /detik

0.008 0.006 0.004 0.002 0 0

50

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

waktu t, menit Gambar 5.7 Laju aliran massa refrigeran (ṁ) mesin freezer. Hasil penelitian untuk laju aliran massa freezer pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.7. Nilai laju aliran massa refrigeran pada freezer paling kecil sebesar 0,00216 kg/detik, dan nilai paling besar sebesar 0,00232 kg/detik. Nilai rata – rata laju aliran massa refrigeran freezer sebesar 0,01950 kg/detik dan pada saat stabil sekitar 0,00228 kg/detik.


BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1

Kesimpulan Hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap mesin freezer berdaya 1/6

PK dan panjang pipa kapiler 170 cm memberikan beberapa kesimpulan : a.

Mesin Freezer sudah berhasil dirangkai dan dapat bekerja, dengan suhu kerja evaporator sekitar - 23 0C dan suhu kerja kondensor sekitar 410C

b.

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada saat stabil sekitar 175 kJ/kg dengan nilai rata – rata sebesar 172,56 kJ/kg.

c.

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout) pada saat stabil sekitar 232 kJ/kg dengan nilai rata – rata sebesar 230,13 kJ/kg.

d.

Kerja persatuan massa refrigeran yang dilakukan kompresor (Win) pada saat stabil sekitar 57 kJ/kg dengan nilai rata – rata sebesar 57,56 kJ/kg.

e.

Koefisien prestasi aktual freezer COPaktual pada saat stabil sekitar 3,07 dengan nilai rata – rata sebesar 3,00.

f.

Koefisien prestasi ideal freezer COPideal pada saat stabil sekitar 3,84, dan didapat nilai rata – rata sebesar 3,93.

g.

Efisiensi freezer pada saat stabil sekitar 78,44% dengan nilai rata – rata sebesar 76,46 %.

h.

Laju aliran massa freezer pada saat stabil sekitar 0,00228 kg/detik dengan nilai rata – rata sebesar 0,01950 kg/detik.

72


6.2

73

Saran Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap mesin freezer berdaya 1/6

PK dan panjang pipa kapiler 170 cm, ada beberapa saran yang dapat dikemukakan: a.

Ruang evaporator dikondisikan agar tertutup rapat, supaya tidak ada udara luar yang masuk dan menambah beban pendinginan pada freezer.

b.

Dalam pembuatan mesin freezer diusahakan lebih teliti di bagian sambungan – sambungan khususnya di bagian manifold gauge.

c.

Dalam pembuatan mesim freezer bisa diusahakan dengan penutup yang rapat, supaya kinerja mesin freezer lebih maksimal.

d.

Penelitian terhadap mesin pendingin dapat dikembangkan lagi untuk mesin – mesin pendingin yang lain, seperti : kulkas 2 pintu, ice maker, showcase, cold storages dan lain- lain.

e.

Penelitian dapat dikembangkan lagi dengan menggunakan kompresor berdaya lebih besar dari 1/6 PK.


DAFTAR PUSTAKA Anwar, K., 2010, Efek Beban Pendingin Terhadap Performa Sistem Mesin Pendingin, Jurnal Teknik Mesin, 8.hal.203 – 214.

Handoyo, EA.,dan Lukito, A., 2002, Analisa Pengaruh Pipa Kapiler yang dililitkan pada Line Suction Terhadap performan mesin pendingin, Jurnal Teknik Mesin.

Helmi, R., 2008, melakukan penelitian terhadap perbandingan COP pada refrigerator dengan refrigeran R12 dan R134a variasi panjang pipa kapiler, Jurnal Teknik Mesin.

Soegeng Witjahjo, 2009, melakukan penelitian terhadap penggunaan LPG (liquefied petroleum gas) sebagai fluida kerja pada sistem kompresi uap, Jurnal Teknik Mesin.

Wilis, GR., 2013, Pengguna Refrigeran R22 dan R134a pada Mesin Pendinggin, Jurnal Teknik Mesin.

74


LAMPIRAN

75

















6 PK DAN PANJANG PIPA KAPILER 170 CM

Recommend Documents