Bab IV Analisa dan Pembahasan
4.1. Gambaran Umum Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kinerja Ac split TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan MC-22. Pengujian kinerja Ac split TCL mengunakan refrigeran R-22 dan MC-22 ini dibagi menjadi beberapa variasi tekanan yaitu tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia dengan pembebanan pada remot kontrol yang ditentukan pada suhu evaporator 20 oC kondisi high cool.
4.2. Perhitungan Data 4.2.1 Perhitungan Data R-22 Sebelum langkah perhitungan kinerja Ac split TCL 3/4 PK yang meliputi, daya kompresor, kapasitas evaporator, kapasitas kompresor, kerja kompresi ,efek refrigerasi, dan koefisien prestasi (COP) harus dihitung dahulu laju aliran massa yang mengalir ke dalam sistem. Disini diasumsikan
pada saluran evaporator terjadi
perpindahan panas secara sempurna antara refrigeran yang mengalir didalam pipa dengan udara yang mengalir disekitarnya, sehingga kenaikan suhu refrigeran sebagai penyebab turunnya temperatur udara pada evaporator. Hal yang sama dianggap terjadi pada kondensor. Dibawah ini adalah contoh perhitungan data dari refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, suhu evaporator 20 oC pada posisi high cool dan data yang dihitung dapat diketahui dari Tabel hasil pengujian refrigeran R-22. Maka di contohkan perhitungannya sebagai berikut :
48
1. Kalor yang diserap refrigeran pada evaporator (Arismunandar Wiranto, Saito Heizo. 2000). Q udara evaporator = (M udara x CP udara x T)evaporator Dimana : Untuk udara dan CP udara pada temperature Tin = 25,51 oC udara
= 1.763236 Kg/m3 ( dari tabel B1 )
CP udara
= 1.005688 Kj/KgoC ( dari tabel B1 )
M udara
= (V udara x A)evap x udara = 1.15 m/s x 0,002641 m2 x 1.763236 Kg/m3 = 0.005355 Kg/s
T
= 25,51 oC – (-14.8) oC = 40.31 oC
Seingga Q udara evaporator adalah : Q udara evaporator
= 0.005355 Kg/s x 1.005688 Kj/KgoC x 40.31 oC = 0.217075 Kw
2. Efektifitas perpindahan panas
Dimana : Q
= Laju perpindahan panas sesungguhnya
Qmax
= Laju perpindahan panas maksimum yang mungkin
Sisi udara panas pada temperatur ruangan Tin = 25,51 oC diperoleh ( dari tabel B1 ) ( dari tabel B1 ) Laju aliran kapasitas panas ( (
) )
49
Sisi udara dingin pada temperatur Tout = -14.8 oC C ( dari tabel B1 )
o
( dari tabel B1 ) Laju aliran kapasitas dingin
)
( (
) (
) (
`
) o
C
(
) (
)
o
C
145181
3. Laju aliran massa refrigeran pada evaporator , maka Dimana besarnya kalor yang diterima udara dengan nilai efektifitas perpindahan panas pada evaporator adalah 14.5% , maka :
50
Sehingga didapat laju aliran massa refrigeran adalah :
Selanjutnya hasil perhitungan dari laju aliran massa refrigeran R-22 untuk suhu evaporator 20 oC pada posisi high cool dan variasi tekanan yang lain dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran R-22 (suhu evaporator 20 oC) pada posisi high cool
psia
P Kg/cm2
udara 3 Kg/m
Mudara Kg/s
Cpudara o Kj/Kg C
T o C
Qudara evap Kj/s
Q ref evap Kj/s
h evap Kj/Kg
Mref Kg/s
15
1.0545
1.763236
0.0053547
1.005688
40.31
0.2170751
0.0315152
39.7235
0.0007934
30
2.109
1.87618
0.0061931
1.005683
31.91
0.1987459
0.0433078
45.74745
0.0009467
45
3.165
1.192936
0.0114984
1.005674
24.36
0.2816892
0.0524128
50.697975
0.0010338
60
4.218
1.198115
0.0124974
1.005665
16.79
0.2110208
0.0630806
55.576463
0.001135
Dari perhitungan laju aliran massa refrigeran pada evaporator untuk tekanan 15 psia suhu evaporator 20 oC pada posisi high cool dan R-22 diperoleh Mref Kg/s, selanjutnya dapat digunakan untuk menghitung yang lain meliputi : 1. Kerja Kompresi
51
2. Daya Kompresor (
)
3. Kapasitas Kondensor (
) (
)
4. Katup Ekspansi (
)
5. Efek Refrigeransi (RE)
6. Kapasitas Pendinginan (
) (
)
7. Koefisien Prestasi
(
)
52
Selanjutnya untuk perhitungan variasi tekanan dengan pembebanan pada refrigeran R-22 suhu evaporator 20 oC pada posisi high cool yang meliputi : laju aliran refrigeran, kerja kompresor, efek refrigerasi dan COP dapat dilihat pada Tabel 4.2. Table 4.2 Hasil Perhitungan Mref, Qe, Qc, Pkomp dan COP untuk refrigeran R-22 suhu evapaporator 20 oC pada posisi High Cool P
Mref Kg/s
We Kj/Kg
Pkomp Kj/s
h2-h3 Kj/Kg
Qc Kj/s
h Kj/Kg
Qe Kj/s
COP
psia
Kg/cm2
15
1.0545
0.000793
15.05656
0.011945
174.6869
0.138591
39.7235
0.031515
2.638285
30
2.109
0.000947
14.65277
0.013871
175.4063
0.166052
45.74745
0.043308
3.122103
45
3.1635
0.001034
13.82639
0.014294
176.8165
0.182797
50.69798
0.052413
3.666755
60
4.218
0.001135
13.12887
0.014902
176.8256
0.200701
55.57646
0.063081
4.233149
4.2.2. Perhitungan Data MC-22 Ini sebagai contoh untuk perhitungan refrigeran MC-22 yang diambil pada tekanan 15 psia, suhu evaporator 20 oC posisi high cool data yang dihitung diketahui dari Tabel hasil pengujian Refrigeran MC-22. Urutan perhitungan sama seperti perhitungan R-22 yaitu : 1. Kalor yang diserap refrigerant pada evaporator Q udara evaporator = (Mudara x CPudara x T)evaporator Dimana : Untuk udara dan CPudara pada temperature Tin = 25.33 oC udara
= 1.185262 Kg/m3 ( dari tabel B1 )
CP udara
= 1.00586 Kj/KgoC ( dari tabel B1 )
M udara
= (Vudara x A)evap x udara = 3.32m/s x 0,002641 m2 x 1.185262 Kg/m3 = 0.010391 Kg/s
T
= 25.33 oC – (-6.3) oC = 31.63 oC 53
Sehingga Qudara evaporator adalah : Q udara evaporator
= 0.010391 Kg/s x 1.00586 Kj/KgoC x 31.63 oC = 0.330609 Kw
2. Efektifitas perpindahan panas
Dimana : Q
= Laju perpindahan panas sesungguhnya
Qmax
= Laju perpindahan panas maksimum yang mungkin
Sisi udara panas pada temperatur ruangan Tin = 25.33 oC diperoleh C ( dari tabel B1 )
o
( dari tabel B1 ) Laju aliran kapasitas panas (
)
(
)
Sisi udara dingin pada temperatur Tout = -6.3 oC C ( dari tabel B1 )
o
( dari tabel B1 ) Laju aliran kapasitas dingin ( (
) )
54
(
) (
`
)
o
C
(
) (
)
o
C
3. Laju aliran massa refrigeran pada evaporator , maka Dimana besarnya kalor yang diterima udara dengan nilai efektifitas perpindahan panas pada evaporator adalah 8.6% , maka :
Sehingga didapat laju aliran massa refrigeran adalah :
55
Selanjutnya hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran MC-22 suhu evaporator 20 o
C pada posisi high cool untuk variasi tekanan dengan pembebanan yang lain dapat
dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran MC-22 suhu evaporator 20 oC pada posisi high cool p Psia
Kg/cm2
udara Kg/m3
Mudara Kg/s
Cpudara Kj/KgoC
T o C
Qudara evap Kj/s
Q ref evap Kj/s
h evap Kj/kg
M ref Kg/s
15
1.0545
1.185262
0.010391
1.00586
31.63
0.330609
0.028517
112.6794
0.000253
30
2.109
1.189641
0.010838
1.005679
24.14
0.263122
0.03801
118.467
0.000321
45
3.1635
1.193031
0.011499
1.005673
19.8
0.228977
0.048486
120.6749
0.000402
60
4.218
1.196656
0.01185
1.005667
16.14
0.192346
0.063989
120.8188
0.00053
Dari perhitungan laju aliran massa refrigeran pada evaporator kondisi tekanan 15 psia suhu evaporator 20 oC pada kondisi high cool untuk MC-22 diperoleh Mref =
Kg/s, selanjutnya dapat dihitung parameter-parameter yang
meliputi : 1. Kerja Kompresi
2. Daya Kompresor (
)
56
3. Kapasitas Kondensor (
) (
)
4. Katup Ekspansi (
)
5. Efek Refrigeransi (RE)
6. Kapasitas Pendinginan (
) (
)
7. Koefisien Prestasi
(
)
Selanjutnya untuk perhitungan variasi tekanan dengan pembebanan pada refrigeran MC-22 pada suhu evaporator 20 oC pada posisi high cool yang meliputi : laju aliran refrigeran, kerja kompresor, efek refrigerasi dan COP dapat dilihat pada Tabel 4.4
57
Table 4.4 Hasil Perhitungan Mref, Qe, Qc, Pkomp dan COP untuk refrigeran MC22 suhu evapaporator 20 oC pada posisi high cool P
Mref Kg/s
We Kj/Kg
Pkomp Kj/s
h2-h3 Kj/Kg
Qc Kj/s
h Kj/Kg
Qe Kj/s
COP
psia
Kg/cm2
15
1.0545
0.000253
38.35575
0.009707
334.617
0.084684
112.6794
0.028517
2.937746
30
2.109
0.000321
36.80471
0.011809
331.6695
0.106416
118.467
0.03801
3.2188
45
3.1635
0.000402
31.46524
0.012642
329.7915
0.132507
120.6749
0.048486
3.835181
60
4.218
0.00053
27.18188
0.014396
328.011
0.173725
120.8188
0.063989
4.444829
4.3. Perhitungan Daya Listrik 4.3.1. Perhitungan Daya Listrik Refrigeran R-22 Sebagai contoh perhitungan daya listrik untuk refrigeran R-22 diambil pada tekanan 15 psia, maka dapat diketahui : (dari Tabel A-3) (dari Tabel A-3)
Selanjutnya untuk hasil perhitungan daya listrik refrigeran R-22 variasi tekanan dengan pembebanan yang lain dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Daya Listrik Refrigeran R-22 P
Psia 15 30 45 60
2
Kg/cm 1.0545 2.109 3.1635 4.218
V Volt 210 210 210 210
I Amper 2.8 2.9 3.0 3.1
P Kw 0.588 0.609 0.63 0.651
58
4.3.2. Perhitungan Daya Listrik Refrigeran MC-22 Perhitungan daya listrik untuk refrigeran MC-22 dihitung seperti perhitungan pada refrigeran R-22. Untuk hasil perhitungan konsumsi daya listrik refrigeran MC22 dapat dilihat pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Daya Listrik Refrigeran MC-22 P 2
Psia 15 30 45 60
Kg/cm 1.0545 2.109 3.1635 4.218
V Volt 210 210 210 210
I Amper 2.6 2.7 2.8 2.9
P Kw 0.564 0.567 0.588 0.609
4.3. Analisa Hasil Pengujian Pada uraian berikut ini akan dijelaskan perbandingan hasil perhitungan performasi Ac split TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22 posisi suhu evaporator 20 oC pada kondisi high cool dan dengan variasi pembebanan. Hasil perhitungan data akan ditampilkan dalam bentuk grafik garis. Hal tersebut untuk mempermudah analisa data dan kesimpulan.
Daya Kompresor (Kj/s)
4.3.1. Grafik Perhitungan Daya Kompresor Terhadap Tekanan
0,02 0,015 0,01 0,005 0
R-22 15 0,214 0,114
30 0,272 0,142
45 0,32 0,17
60 Tekanan (Psia) 0,378 0,198 Massa R-22 (Kg) Massa MC-22 (Kg)
MC-22
4.3.2. Gambar 4.1 Grafik Perhitungan Daya Kompresor Terhadap Tekanan 59
Dari gambar 4.1 grafik daya kompresor terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa daya kompresor refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15psia, 30psia, 45psi ,dan 60psia adalah . R-22
: 0.011945 Kj/s, 0.013871 Kj/s, 0.014294 Kj/s, 0.014902 Kj/s
MC-22 : 0.009707 Kj/s, 0.011809 Kj/s, 0.012642 Kj/s, 0.014396 Kj/s. Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 maka mengakibatkan naiknya daya kompresor. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 5.37% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan ratarata sebesar 9.65%
Efek Refrigerasi (Kj/Kg)
4.3.3. Grafik Perhitungan Efek Refrigerasi Terhadap Tekanan
150 100 R-22
50
MC-22
0 15 0,214 0,114
30 0,272 0,142
45 0,32 0,17
60 Tekanan (Psia) 0,378 Massa R-22 (Kg) 0,198 Massa MC-22 (Kg)
4.3.4. Gambar 4.2 Grafik Perhitungan Efek Refrigerasi Terhadap Tekanan Dari gambar 4.2 grafik efek refrigerasi terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa efek refrigerasi refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia ,dan 60 psia adalah . R-22
: 39.7235 Kj/kg, 45.7474 Kj/kg, 50.6979 Kj/kg, 55.576463 Kj/kg
MC-22 : 112.6794 Kj/kg, 118.467 Kj/kg, 120.6749 Kj/kg, 120.8188 Kj/kg Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 maka efek refrigerasi semakin naik juga. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan ratarata sebesar 8.26% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 6.72%
60
Kapasitas Pendinginan (Kj/s)
4.3.5. Grafik Kapasitas Pendinginan Terhadap Tekanan
0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0
R-22 MC-22 15 0,214 0,114
30 0,272 0,142
45 0,32 0,17
60 Tekanan (Psia) 0,378 Massa R-22 (Kg) 0,198 Massa MC-22 (Kg)
Gambar 4.3 Grafik Kapasitas Pendinginan Terhadap Tekanan Dari gambar 4.3 grafik kapasitas pendinginan terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia ,dan 60 psia adalah . R-22
: 0.031515 Kj/s, 0.043308 Kj/s, 0.052413 Kj/s, 0.063081 Kj/s
MC-22 : 0.028517 Kj/s, 0.03801 Kj/s, 0.048486 Kj/s, 0.063989 Kj/s Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 maka kapasitas pendinginan akan naik juga. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 16.52% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 19.81%
61
4.3.6. Grafik Perhitungan Koefisien Prestasi (COP)
5 4,5 COP
4 3,5 3
R-22
2,5
MC-22
2 15 0,214 0,114
30 0,272 0,142
45 0,32 0,17
60 0,378 0,198
Tekanan (Psia) Massa R-22 (Kg) Massa MC-22 (Kg)
Gambar 4.4 Grafik COP Terhadap Tekanan Dari gambar 4.4 grafik COP terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia ,dan 60 psia adalah. R-22
: 2.638285 , 3.122103 , 3.666755 , 4.233149
MC-22 : 2.937746 , 3.2188 , 3.835181 , 4.444829 Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 maka COP juga akan naik. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 11.67% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan sebesar 10.43%
62
4.3.7. Grafik Konsumsi Daya Listrik Terhadap Tekanan
Daya Listrik (Kw)
0,7 0,65 0,6 0,55 0,5
R-22
0,45
MC-22
0,4 15 0,214 0,114
30 0,272 0,142
45 0,32 0,17
60 Tekanan (Psia) 0,378 Massa R-22 (Kg) 0,198 Massa MC-22 (Kg)
Gambar 4.5 Grafik Perhitungan Daya Listrik Dari gambar 4.4 grafik COP terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia ,dan 60 psia adalah. R-22
: 0.588 Kw, 0.609 Kw , 0.63 Kw, 0.651 Kw
MC-22 : 0.564 Kw, 0.567 Kw,0.588 Kw, 0.609 Kw Dari gambar grafik 4.5 juga terlihat bahwa daya listrik untuk refrigeran MC-22 pada tekanan 60 psia adalah 0.609 kw dan R-22 pada tekanan 60 psia 0.651 kw. maka dapat disimpulkan bahwa refrigeran MC-22 lebih hemat mengkonsumsi listrik 6% dari pada refrigeran R-22.
63
