BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel Hasil Pengujian Beban Kalor Setelah dilakukan perhitungan beban kalor didalam ruangan yang meliputi beban kalor sensible dan kalor laten untuk ruangan dapat ditabelkan sebagai berikut : Tabel 4.1.1 beban pendingin pada ruangan Jenis panas Panas sensibel Panas radiasi matahari melalui kaca Panas konduksi melalui kaca Panas konduksi melalui dinding Panas konduksi melalui atap Panas konduksi melalui partisi Panas penghuni gedung Panas lampu penerangan Panas peralatan listrik
Jumlah panas (Btu/h) 244,53 93,81 942,42 215,24 272,81 149,18 309,14 76,8
Jumlah total sensible heat Safety factor (5%) Room sensible Heat (RSH) Kerugian pada supply duct (10%) Effective Room Sensible Heat (ERSH)
2.303,93 115,19 ___+ 2.149,12 241,91___+ 2.661,03
Panas laten Panas penghuni gedung Panas peralatan listrik
131,1 192
45
46
Jumlah Total Laten Heat Safety Factor (5%) Room laten heat (RLH) Kerugian pada supply duct (10%) Effective Room Laten Heat (ERLH)
323,1 16,16____+ 339,26 33,93____+ 373,19
Effective Room Total Heat (ERTH) ETH = (ERSH + ERLH)
3034,22 Btu/h
Seperti yang disebutkan dalam tujuan pengujian ini yang dilakukan secara umum adalah untuk mempelajari kinerja sistem mesin pendingin apabila menggunakan refrigeran hidrokarbon dibandingkan dengan refrigeran R-22. Tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut: Tahap 1 : pengujian sistem mesin pendingin AC dilakukan dengan pengujian menggunakan refrigeran R-22, pengukuran parameter kinerja dilakukan selama mesin pendingin tersebut beroprasi tanpa henti selama satu jam. Tahap 2 : pengujian tahap ke dua sama akan tetapi refrigeran yang digunakan berbeda dengan menggunakan refrigeran hidrokarbon MC-22.
4.2 Data Hasil Pengujian Pada Penggunaan Refrigeran R-22 dan MC-22 Tabel 4.2.1. Hasil data menggunakan refrigeran R-22. No 1 2
3
Titik pengukuran Temp. udara luar (Ta1) Temp. pendingin pada AC (Tp1) Temp. masuk
Satuan
0
15
30
45
60
Ratarata
(0C)
32,4
33,4
32,4
32,4
32,6
32,64
(0C)
21,4
21,4
20,3
20,7
20,5
20,86
(0C)
33,6
34,4
34,3
34,1
34,7
34,22
47
kondensor (T4) Temp. keluar (0C) 32,1 30,1 29,6 29,6 30,3 30,34 kondensor (T1) 5 Temp. masuk evaporator (0C) 24,1 19,4 18,3 18,4 18,4 19,72 (T2) 6 Temp. keluar evaporator (0C) 28,7 27,6 26,5 26,2 27,2 27,24 (T3) 7 Tek. Isap / suction Psi 70 72 71 71 72 71,2 pressure (pi) 8 Tek. Kel / discharge Psi 250 280 270 270 270 268 pressure (pk) 9 Arus listrik Ampere 2,60 2,65 2,67 2,70 2,70 2,66 0 Ket : Cut off = menit, On = menit. Temperatur = ( C) setting temperature = (0C) 4
Tabel 4.2.2. Hasil data menggunakan refrigeran hidrokarbon MC-22. No
Titik RataSatuan 0 15 30 45 60 pengukuran rata 1 Temp. udara (0C) 35,0 35,6 35,2 35,3 34,5 35,12 luar (Ta1) 2 Temp. pendingin pada (0C) 22,5 18,6 18,5 18,4 17,2 19,04 AC (Tp1) 3 Temp. masuk (0C) 34,7 33,6 33,8 33,2 32,7 33,6 kondensor (T4) 4 Temp. keluar (0C) 32,4 32,4 32,9 32,2 31,7 32,32 kondensor (T1) 5 Temp. masuk (0C) 21,6 19,5 18,4 18,4 18,5 19,38 evaporator (T2) 6 Temp. keluar (0C) 29,3 26,9 27,6 26,4 26,7 27,38 evaporator (T3) 7 Tek. Isap / suction pressure Psi 70 61 61 61 60 62,6 (pi) 8 Tek. Kel / discharge Psi 200 180 180 180 180 184 pressure (pk) 9 Arus listrik Ampere 1,9 1,9 2,02 2.09 2,09 2,01 Ket : Cut off = menit, On = menit. Temperatur = (0C) setting temperature = (0C)
48
Tabel 4.2.3. Hasil pengukuran temperatur bola kering (tb1) dan temperatur bola basah (tb2) pada sistem mesin pendingin (AC) menggunakan refrigeran R-22 yang diset pada temperatur 20 (0C). No 1 2 3 4 5
Menit ke 0 15 30 45 60
Rata-rata
Tb1 (0C) 20 2 18 17 15
Tb2 (0C) 17 14 12 12 9
RH1 73 55 48 57 45
14,4
12,8
55,6
Keterangan Mendapatkan RH (Relatif Humidity) dengan menggunakan diagram phsikometrik Ref. Penyegaran udara oleh wiranto Arismunandar dan Heizo Suito RH :50-60 %
Tabel 4.2.4. Hasil pengukuran temperatur bola kering (tb 1) dan temperatur bola basah (tb2) pada sistem mesin pendingin (AC) mengunakan refrigeran MC-22 yang diset pada temperatur 20 (0C). No
Menit ke Tb1 (0C)
1 2 3 4 5
0 15 30 45 60
20 19 17 16 14
Rata-rata
17,2
Tb2 (0C) 17 16 12 11 9
RH2
13,8
60
73 65 57 55 50
Keterangan Mendapatkan RH (Relatif Humidity) dengan menggunakan diagram phsikometrik Ref. Penyegaran udara oleh wiranto Arismunandar dan Heizo Suito RH :50-60 %
4.3 Analisa Coefisien Of Performance (COP) Besar COP dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
49
(sumber : principles of refrigeran)
Dimana :
h2 = enthalpy pada temperatur masuk evaporator (kJ/kg) h3 = enthalpy pada temperatur keluar evaporator (kJ/kg) h4 = enthalpy pada temperatur keluar kondensor (kJ/kg)
besar harga h2 ; h3 ; dan h4 dapat ditentukan dari tabel 4.1.1
4.3.1. Perhitungan COP Untuk Mesin Pendingin
Yang Menggunakan
Refrigeran R-22 Perhitungan :
Gambar 4.3.1.1 Diagram tekanan Entalpi
T2 = 19,72 oC ................. h2 = 232,254 kJ/kg T3 = 27,24 oC ................
h3 = 466,423 kJ/kg
T4 = 34,22 oC ................ h4 = 417,453 kJ/kg Dari tabel 4.1.1 h2 didapat dengan metode interpolasi : Temperatur masuk evaporator (T2) = 19,72 dimana h2 = hf
50
hf 27,24$ % 27$ &
27,24 ' 27 ) % 28$ ' h 27$ 29 ' 27
hf 27,24$ 466,402 &
0,32 ) 414,050 ' 466,402 1
= 466,423 kJ/kg
Temperatur keluar evaporator (T3) = 27,24 oC didapat h3 = hf = 413,881 kJ/kg Temperatur masuk kondensor (T4) = 34,22 oC dimana h4 = hg = .... hg 34,22$ % 34$ &
34,22 ' 34 ) % 35$ ' % 34$ 35 ' 34
hg 34,24$ 417,404 &
0,24 )415,627 ' 417,404 1
= 417,453 kJ/kg
Efek refrigeran (Qc) = h3 – h2 = 466,423 kJ/kg – 232,245 kJ/kg = 234,220 kJ/kg
Kerja kompresi (W) = h4-h3 = 417,453 kJ/kg – 233,253 kJ/kg = 184,220 kJ/kg
234,220 1/ 1,28 184,220 1/
51
COP pada penggunaan refrigeran R-22 = 1,28 Daya kompresor untuk R-22 dimana mref = 4,399 kg/jam =0,07 kg/menit
Daya kompresor N$
%4 ' %3$ 0,07 182,216$ >?$ 60 60
0,21 >?
Jumlah kalor yang dibuang oleh kondensor (Q1 = Q out) Q1= Q out = h4 – h1 Dimana : h4 = hg (34,22 oC) = 417,453 kJ/kg
h1 % 30,34$ % 30$ &
237,944 ' 236,664 ) 30,34 ' 30$ 31 ' 30
= 236,664 + 1,28 x 0,34 = 237,099 kJ/kg h1 = hf (30,34 oC) = 237,099 kJ/kg jadi Q1 = Q out = 415,469 – 237,099 = 179,17 kJ/kg
4.3.2 laju aliran refrigeran (LAR) Untuk mengetahui aliran laju refrigeran dalam sistem menggunakan rumus sebagai berikut : @
@A / $ Dimana :
= laju aliran refrigeran (kg/jam)
52
= kapasitas pendingin (BTU/jam)
= efek refrigrasi (kJ/kg)
Diketahui dari data mesin pendingin, kapasitas pendingin (Q) = 3.034,22 BTU/jam 1 kWh = 3,413 BTU ; QC = 234,220 kJ/kg
jadi E Q
m
3.034,22 H I/ )?/ 889,284 >?/ 3,413 H I/
889,284 >?/1 4,664 /1 190,639 1/
4.3.3 perhitungan COP untuk mesin pendingin yang menggunakan refrigeran MC-22 Perhitungan : 1. Tabel no.10 dan gambar no. 7 (www.pertamina.com “General Technical Information”)
Gambar 4.3.3.1 Diagram tekanan Entalpi MC-22
53
T2 = 19,17 oC ......................h2 = hf = 249,83 kJ/kg T3 = 27,08 oC ...................... h3 = hf = 271,259 kJ/kg ; hg = 602,820 kJ/kg T4 = 33,43 oC ...................... h4 = hg = 608, 714 kJ/kg Temperatur masuk evaporator (T2) = 19,32 oC dimana h2 = hf
hf 19,17$ % 15$ &
251,96 ' 238,64 ) 19,17 ' 15$ 20 ' 15
= 238,64 + 2,664 x 4,17 = 249,83 kJ/kg
Temperatur keluar evaporator (T3) = 27,08 0C dimana h3 = hf hf 27,08$ % 25$ &
279,32 ' 265,51 ) 27,08 ' 25$ 30 ' 25
= 265,51 + 2,764 x 2,08 = 271,259 kJ/kg
hg 27,08$ % 25$ &
605,60 ' 600,34 ) 27,08 ' 25$ 30 ' 25
= 600,84 + 0,952 x 2,08 = 602,820 kJ/kg
Temperatur masuk kondensor (T4) = 33,43 oC dimana h4 = hg hg 33,43$ % 30$ &
610,14 ' 605,60 ) 33,43 ' 30$ 35 ' 30
54
= 605,60 + 0,908 x 3,43 = 608,714 kJ/kg
Efek refrigeran (QC) = h3 –h2 = 271,259 kJ/kg – 249,83 kJ/kg = 21,429 kJ/kg
Kerja kompresi (W) = h4-h3 = 608,714 kJ/kg – 602,820 kJ/kg = 5,894 kJ/kg
21,429 1/ 3,5 5,894 1/
Jadi hasil perhitungan COP untuk mesin pendingin yang menggunakan refrigeran MC-22 adalah 3,5 Daya kompresor untuk MC-22 dimana mref = 39,131 kg/jam = 065 kg/menit Daya kompresor N$
0,65 5,894$ %4 ' %3$ >?$ 60 60
0,06 >?
4.3.4. Jumlah Kalor Yang Dibuang Oleh Kondensor (Q1 = Q out)
Q1 = Q out = h4 – h1
55
Dimana : h4 =hg (33,43 0C) = 608,714 kJ/kg h1 % 32,32$ % 30$ &
610,14 ' 605,60 ) 32,24 ' 30$ 35 ' 30
= 605,60 + 0,908 x 2,24 = 607,634 kJ/kg h1 = hf (32,32 0C) = 607,634 kJ/kg Jadi Q1 = Q out =608,714 – 607,634 = 1,08 kJ/kg
4.3.5. Laju Aliran Refrigeran (LAR)
Untuk mengetahui laju aliran refrigeran dalam sistem dapat menggunakan rumus sebagai berikut : @
@A / $ Dimana :
= laju aliran refrigeran (kg/jam)
= kapasitas pendingin (KW/jam)
= efek refrigrasi (kJ/kg)
Diketahui data mesin pendingin, kapasitas mesin pendingin (Q) = 3.034,22 BTU/jam 1 kWh = 3,413 BTU ; QC = 21,429 kJ/kg
jadi E Q
3.034,22 H I/ ) KW/jam 889,248 KW/jam 3,413 H I/
56
m
838,538 >?/ 41,499 kg/jam 21,429
4.3.6 Analisa perhitungan pemakaian daya listrik pada mesin pendingin. Dengan menggunakan data-data spesifikasi mesin pendingin (AC Split) maka hasil perhitungan pemakaian listrik didapatkan hasil sebagai berikut : •
Mesin pendingin dengan menggunakan refrigeran R-22
Spesifikasi mesin pendingin (AC) Model AC
= AC Split
Kapasitas
= 1/2 PK
Cooling capacity
= 3.034,22 BTU/jam
Durasi pemakaian
= 8 jam
Ukuran ruangan
=PxLxT 6mx3mx3m
Volume ruangan
= 54 m3
Arus listrik
= 2,66 Ampere
Voltase
= 180 – 260
Daya listrik (P)
= V . A cos p (watt)
Besar cos P diambil
= 0,85 (faktor koreksi)
P = 220 x 2,66 x 0,85
= 497,42 watt
Pemakaian listrik/bulan
= 497,42 watt x 8 jam x 30 hari = 119380 watt/jam = (119,380 kWh).
57
•
Mesin pendingin dengan menggunakan refrigeran MC-22
Daya lisrik (P)
= V . A cos p (watt)
arus listrik (A)
= 1,95 Ampere
Besar cos p diambil
= 0,85
P = 220 x 2,01 x 0,85 watt
= 375,87 watt
Pemakaian listrik/bulan
= 375,87 watt x 8 jam x 30 hari = 87516
watt/jam = (90,208 kWh).
4.3.7 Nilai Kelembaban Relatif (RH) Pada Mesin Pendingin Dengan Menggunakan Refrigeran R-22 dan MC-22
Besar nilai kelembaban relatif (RH) pada mesin pendingin (AC) dapat ditentukan dengan menggunakan grafik pisikometrik. Dengan menarik garis temperatur bola kering (tb1) dan temperatur bola basah (tb2) sehingga didapat RH rata-rata mesin pendingin yaitu : pada setting temperatur 20 oC didapat harga RH. •
Nilai Kelembaban Relatif (RH) Pada Mesin Pendingin Dengan Menggunakan Refrigeran R-22 adalah 52,6%, maka dengan kondisi seperti ini mesin pendingin masuk dalam kategori nyaman untuk dipakai karena sesuai dengan standar yang telah ditentukan.
•
Nilai Kelembaban Relatif (RH) Pada Mesin Pendingin Dengan Menggunakan Refrigeran MC-22 adalah 60,1%, maka dengan
58
kondisi seperti ini mesin pendingin masuk dala kategori nyaman untuk dipakai karena sesuai dengan standar yang telah ditentukan.
Tabel 4.2.9.1 Perbandingan hasil analisa dan perhitungan mesin pendingin (AC) R – 22 dengan MC – 22 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Item Efek refrigrasi (QC) Kerja kompresi (W) Daya kompresor COP Kalor yang dibuang oleh kondensor Laju aliran refrigeran Arus listrik Pemakaian listrik perbulan Kelembaban relatif
Refrigeran R-22 234,220 kJ/kg 184,220 kJ/kg 0,21 kW 1.28 179,17 kJ/kg
Refrigeran MC-22 21,723 kJ/kg 5,894 kJ/kg 0,06 kW 3,6 1,08 kJ/kg
4,664 kg/jam 2,66 Ampere 119,380 kW 52,6 %
41,499 kg/jam 2,01 Ampere 90,208 kW 60,1 %
