ISBN

ISBN 978-979-3541-25-9

IRj NS 2012 Peranan Penelitian Terapan dan Inovasi untuk Meningkatkan Daya Saing Nasional POLITEKNIK NEGERI BANDUNG – POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234, Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889 E-mail : [email protected], [email protected], URL : www.polban.ac.id

Kata Pengantar Industrial Research Workshop and National Seminar (IRWNS) 2012 merupakan gabungan acara workshop dan seminar nasional yang diselenggarakan secara tahunan oleh Politeknik Negeri Bandung (POLBAN). IRWNS merupakan forum publikasi dan diseminasi hasil-hasil penelitian sains terapan yang dilaksanakan oleh para ilmuwan di lingkungan POLBAN, Perguruan Tinggi dan Instansi Penelitian, serta Instansi dan Industri terkait, baik dari dalam negeri maupun luar negeri. Tahun 2012 penyelenggaraan IRWNS merupakan penyelenggaraan yang ke tiga dan menjadi sangat istimewa karena terkait dengan perayaan Lustrum VI dan Dies Natalis POLBAN yang ke 30. IRWNS 2012 mengambil tema “Peranan Penelitian Terapan dan Inovasi untuk Meningkatkan Daya Saing Nasional” Dengan diselenggarakannya IRWNS diharapkan terwujud forum ajang saling bertukar informasi, pengetahuan, dan pengalaman antara pihak praktisi industri, akademisi, pemerintah, dan lainnya. Adanya interaksi antar perspektif yang berbeda diharapkan menjadi sarana untuk menciptakan kesinambungan dan perkembangan teknologi dan inovasi yang tepat guna untuk diterapkan di industri dan masyarakat. Makalah yang dipaparkan pada IRWNS kali ini berasal dari berbagai cabang ilmu yang terangkum dalam 64 makalah yang disajikan pada sesi paralel. Semoga penemuan, pembaharuan, dan inovasi yang dihasilkan dapat memberikan kontribusi yang positif pada pembangunan ekonomi nasional sehingga dapat meningkatkan daya saing nasional.

i


Penyelenggara menyampaikan terima kasih kepada Pembicara utama yang telah bersedia meluangkan waktu dalam mempresentasikan makalah, berbagi dan bertukar pikiran serta memberikan inspirasi dan arah penelitian di masa mendatang. Apresiasi dan ucapan terima kasih kami sampaikan juga kepada seluruh peserta yang berperan aktif dalam diskusi dan interaksi selama seminar. Terima kasih dan rasa bangga kami ucapkan juga bagi para Pengarah, Reviewer, dan Panitia yang telah memberikan waktu dan tenaganya demi terselenggaranya workshop dan seminar ini. Kepada seluruh peserta IRWNS 2012 “selamat bertemu, bertukar pikiran, dan berinteraksi, serta sukses bagi kita semua”. Bandung, 11 Juli 2012 Ketua IRWNS 2012, Ir. Herawati Budiastuti, M.Eng.Sc., Ph.D

ii


Tim Reviewer Ir. Kastam Astami, M.Sc., Ph.D. Dr. Ismet P. Ilyas, BS.MET.,M.Eng.Sc. Dr. Yuliadi Erdani, M.Eng. Prof. Dr. Ir. Sutrasno Kartohardjono, M.Sc. Drs. Ludfi Djajanto, MBA. Ir. Suherman, M.Eng., Ph. D Ir. Sumargo, M.Sc. Ph.D. Ir. Mei Sutrisno, M.Sc, Ph.D Dr. Ir. Ediana Sutjiredjeki, M.Sc. Ir. Hertog Nugroho, M.Sc.Ph.D Dr. Ir. Paula Santi Rudati, M.Si Dr. Maria Fransisca Soetanto, Dipl. Ing, MT. Dr. Ir. Rachmad Imbang Tritjahjono, MT Dr. Carolus Bintoro, Dipl. Ing., MT Ir. Conny K. Wachjoe, M.Eng., Ph.D Dr. Ir. Hermagasantos Zein, M.Sc Dra. Tina Mulya Gantina, MT. Dra. Bevi Lidya, M.Si. Apt. Drs. Haryadi, M.Sc, Ph.D Ir. Herawati Budiastuti, M.Eng. Sc., Ph.D Transmissia Semiawan, BSCS., MIT, Ph.D Bambang Wisnuadhi, S.Si, MT Ir. Windy Hermawan, MT. Apip Badarudin, ST., MT Dr. Aceng Gima Sugiama, SE. MP Moh Farid Najib, SE., M.Si Dr. Ruhadi, SE., ME.

iii


Susunan Panitia Pengarah

Penanggung Jawab

Ketua Wakil Ketua Sekretaris Anggota

: Ir. Mei Sutrisno, M.Sc, Ph.D Ir. Kastam Astami, M.Sc., Ph.D. Prof. Dr. Hj. Ina Primiana F., M.S., S.E., M.T. Prof. Dr. Ir. Slamet Susanto, M.Sc. Ir. Zaenal Abidin, Ph.D. : Drs. Haryadi, M.Sc, Ph.D Dr. Ir. Rachmad Imbang Tritjahjono, MT Dr. Ir. Ediana Sutjiredjeki, M.Sc. : Ir. Herawati Budiastuti, M.Eng. Sc., Ph.D : Dr. Maria Fransisca Soetanto, Dipl. Ing, MT. : Dra. Katharina Priyatiningsih, M.Si : Nani Yuningsih, S.Si., M.Si Moh Farid Najib, SE., M.Si Dra. Tina Mulya Gantina, MT. Dra. Wastu Kurning Purbandini, M. Hum. Ervin Masita Dewi, ST., MT Ase Sulaeman Rr. Sri Susilo Windarti,S.Pd. Tusijati Yuniarti Surtiasih Nuryeti Sri Mulyani Ranny Indriany Komalawaty, BA Sudarman, S.Sos Maman Sutarman, SE Yudi Mulyadi Tatang Sutaryana Asep Gandamanah

iv

IRWN NS 2012 Peran nan Penelitian Terapan dan Inovasii untuk Meningkaatkan Daya Saing Nasional Po oliteknik Negeri Bandung B - POLBA AN Jl. Geg gerkalong Hilir, Ciwaruga, C bandung g 40012 Tellp. (022) 201 4167 7, Fax (022) 201 3889 3 Emaill: [email protected], [email protected]. URL: U www.polbaan.ac.id

JADWAL L ACARA Waktu

50 08.00 - 08.5 08.50 - 08.5 55 08.55 - 09.0 00 09.00 - 09.4 45 09.45 - 10.3 30 10.30 - 11.1 15

11.30 - 11.4 45 11.45 - 12.0 00 12.00 - 12.1 15 12.15 - 13.3 30 13.30 - 13.4 45 13.45 - 14.0 00 14.00 - 14.1 15 14.30 - 14.4 45 14.45 - 15.0 00 15.00 - 15.3 30 15.30 - 16.0 00

Accara Sesi Pleno Con nference Room Gedung G P2T Lantai 3 Pendaftaran & Coffee Break Laporan Panitiaa Penyelenggara Pemb bukaan Pem mbicara I (Ir. Kem mal Prihatman, M.Eng) Pembiccara II (Fransiska Devi Junardy, M..App.Sc) Pembicara III (Ir. Kastaam Astami, MSc., Ph.D) Sesi Paralel P R5 5 R6 R7 R8 R9

R1

R2

R3

R4

P01 P02 P03

P08 P09 P10

P15 P16 P17

P22 P23 P24

P29 P30 P31

P04 P05 P06 P07

P11 P12 P13 P14

P18 P19 P20 P21

P25 P26 P27 P28

P32 P33 P34 4 P35

P36 P37 P38

P43 P44 P45 ISHO OMA P46 P39 P47 P40 P48 P41 P42

R11

R12

P49 P50 P51

P55 P56 P57

P61 P P P62 P P63

P68 P69 P70

P76 P77 P78

P52 P53 P54

P58 P59 P60

P64 P P P65 P P66 P P67

P71 P72 P73 P74 P75

P79 P80 P81 P82 P83

Coffeee Break Best Presenter Aw ward & Penutupan n

v

R R10

IRW NS 2012 Peranan Penelitian Terapan dan Inovasi untuk Meningkatkan Daya Saing Nasional POLITEKNIK NEGERI BANDUNG – POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir, Ciwaruga Bandung 40012 Kotak Pos 1234, Telp. (022) 2014167, Fax (022) 2013889 E-mail : [email protected], [email protected], URL : www.polban.ac.id

Kode

Judul

Halaman

Kata Pengantar ………………………………………………………………………… Tim Reviewer …………………………………………………………………………..

i iii

Susunan Panitia ………………………………………………………………………… Jadwal Acara……………………………………………………………………………. Daftar Isi ………………………………………………………………………………..

iv v vi

P01

Penyempurnaan Pola Aliran Pada Turbin Francis Melalui Penggunaan Material Komposit Pada Komponennya Untuk Meningkatkan Daya

1-9

P02

Fluktuasi Beda Tekanan Aliran Plug Gas –Likuid pada Pipa Horisontal

10-16

P03

Simulasi Numerik Pengaruh Penambahan Pengarah Aliran Udara Terhadap Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Udara Melintasi Susunan Tabung Eliptik

17-22

P04

Studi Eksperimental Pengaruh Bilangan Reynolds Pada Koefisien Perpindahan Panas Lokal Dan Rerata Sisi Permukaan Luar Berkas Tabung Eliptik

23-27

P05

Karakterisasi Gaya Hambat Pada Pembangkit Energi Alternatif Helical Turbin

28-32

P06

Penentuan LBMP Menggunakan Metoda OPF

33-38

P07

Kajian Potensi Biogas Limbah Makanan Dengan Umpan Awal Kotoran Sapi

39-42

P08

Performansi Sistem Pendingin Kendaraan Dengan Variasi Putaran, Temperatur Setting dan Beban Pendingin

43-47

P09

Energy Audit of The Building Air-Conditioning System

48-56

P10

Performansi Mesin Pendingin Kompresi Uap Menggunakan Electronic Expansion Valve (EEV) dan Thermostatic Expansion Valve (TEV) Sebagai Kendali Laju Aliran Refrigeran

57-61

P11

Development of Electro-Mechanical Actuation System for Continuously Variable Transmissions in Automotive Applications

62-68

P12

Turbin Angin Poros Vertikal Sebagai Alternatif Energi Lampu Penerangan Jalan Umum (PJU)

69-74

vi

Kode

Judul

Halaman

P14

Studi Komparasi Sambungan Las Dissimilar AA5083-AA6061-T6 Antara TIG Dan FSW

75-79

P15

Pengaruh Rasio Diameter T-Junction Terhadap Pemisahan Aliran Kerosen-Air

80-86

P16

Pengaruh Natural Dan Artificial Aging Pada Velg Bahan A356.0 Centrifugal Casting Dengan Variasi Putaran Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis

87-94

P17

Pemanfaatan Panas Ruang Bakar Untuk Menurunkan Viskositas Minyak Nabati Pengganti Bahan Bakar Fosil Motor Diesel

95-102

P18

Modelisasi Kecepatan Arus Bawah Laut Dan Elevasi Permukaan Air Laut Di Selat Bangka Kabupaten Minahasa Utara-Sulawesi Utara

104-107

P19

Pengaruh Variasi Waktu Pelapisan WN Menggunakan Teknik DC Reaktive Magnetron Sputtering Terhadap Sifat Mekanis dan Laju Korosi Pada Baja AISI 410

108-113

P20

Simulasi Numerik Aliran Pengkondisi Udara Di Dalam Ruang Server

114-121

P21

Simulasi Sistem Refrigerasi Berdaya Rendah Menggunakan Turbin Dua Fasa Dan Optimisasi Refrigeran

122-125

P22

Uji Pemakaian Pelumas Mesran SAE 40 Pada Sistim Transimisi Kotak Roda Gigi Mesin Bubut Maximat V13

126-128

P23

Pengaruh Ketidak seimbangan Tegangan Terhadap Unjuk Kerja Motor Induksi 5,5 Kw

129-132

P26

Studi Eksperimental Pengaruh Penggunaan Ejektor Dua Fase terhadap Unjuk Kerja Siklus Refrigerasi Pada Mesin Ac

133-139

P27

Studi Eksperimental Pengaruh Penggunaan Ejektor Terhadap Kinerja Sistem Refrigerasi AC

140-145

P34

Rancang Bangun Lampu Sentral Sebagai Sumber Cahaya Armatur Untuk Penerangan Lampu Hemat Energi

146-153

P35

Motor Magnet Permanen Sebagai Penghasil Gaya dan Putaran Tanpa Energi Listrik

154-163

P41

Co-Design: Dari Kebutuhan Menjadi Model Product/Service System yang Terpadu

164-172

P42

Pengaruh Tegangan Dan Waktu Deposisi Terhadap Pelapisan Tio2 Dengan Metode Elektroforesis

173-176

P44

Pembuatan Air Bersih Dari Air Limbah Industri Tekstil Dengan Proses lektrokoagulasi dan Photokatalitik

177-185

P45

Pemanfaatan Jaringan Seluler Dan Jaringan Internet Untuk emantau Sistem Keamanan Rumah Dengan User Interface Berbasis Handphone Android

186-194

P47

Perancangan Dan Implementasi Sistem Pelatih Afl Bandara Berbasis Android

195-202

P48

Pengembangan Alat Bantu Komunikasi Antar Tunanetra-Tunarungu Menggunakan Kode Braille Dan Pengenalan Pola Suara Per Kata

203-208

vii

Kode

Judul

Halaman

P49

Perancangan Sistem Informasi Akuntansi Pendapatan Pada Perusahaan Pengiriman Paket dan Dokumen (Studi kasus: PT.Sentra Indologis Utama Cabang Bandung)

209-216

P51

Sistem Pendukung Keputusan Penerimaan Mahasiswa Baru Berbasis Web Dan SMS Dengan Metode Fuzzy Associative Memory (Studi Kasus : Politeknik Indramayu)

217-224

P52

Pemantauan Rerugi Energi Aliran Dua Fase Dara Pada Saluran Pipa Horisontal

225-233

P53

Perbandingan Metoda Baru Penapisan Citra Modus-Median Terhadap Metode Mean Dan Median

234-240

P54

Implementasi Sistem Informasi Akuntansi Pinjaman Berbasis Client Server dan Teknologi Mobile Web (Studi kasus: Koperasi Simpan Pinjam Bina Maju Abadi)

241-245

P55

Perilaku Pemadatan Tanah Wayang Windu Pangalengan (Compaction behaviour of soil Wayang Windu Pangalengan)

246-253

P56

Tinjauan Kuat Tekan Geopolimer Berbahan Dasar Fly Ash Dengan Aktivator Sodium Hidroksida dan Sodium Silikat

254-259

P57

Kajian Analisis Respon Statis Jembatan Tipe Gelagar Beton Bertulang Dengan Metode Pembebanan (Loading Test)

260-268

P58

Kinerja Hubungan Pelat-Kolom Struktur Flat Plate Bertulangan Geser Stud Rail dan Sengkang Dalam Menahan Beban Lateral Siklis

269-275

P59

Penanganan Jembatan Musi Ampera Pasca Kebakaran

276-284

P60

Studi Evaluasi Simpang Tiga, Roundabout dan Bundaran Cibeureum, Kota Bandung

285-291

P61

Kompetensi Lulusan Diploma III Politeknik Dalam Konteks Kerangka Kualifikasi Nasional Indonesia (KKNI)

292-301

P62

Perancangan Materi Program Perkuliahan Fisika Yang Mendukung Kompetensi Lulusan Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung

302-310

P63

Reformasi Pendidikan Politeknik Dalam Rangka Redisain Sistem Pendidikan Indonesia

311-317

P64

Analisis Mutu Pelatihan Sistem Penjaminan Mutu Internal sebagai Implementasi Strategi Kaizen (Kasus Penciptaan Budaya Mutu di Politeknik Negeri Bandung)

318-325

P65

Perlindungan Hukum Bagi Pekerja Migran Indonesia Di Luar Negeri Akibat Pemutusan Hubungan Kerja Sepihak

326-337

P66

Yuridis Model Perjanjian Kerja Yang Memberikan Perlindungan Hukum Bagi Pekerja Kontrak Outsourcing Di Perguruan Tinggi Negeri Badan Layanan Umum

338-344

P68

Optimasi Pembuatan Serbuk Madu Dengan Menggunakan Metoda Pengeringan Vakum

345-349

P69

Pengecekan Peningkatan Kemampuan Degradasi Asam Propionat Dalam Reaktor Anaerobik Melalui Injeksi Asam Propionat, Gliserol, Dan Asam Butirat

350-354

viii

Kode

Judul

Halaman

P70

Pemurnian Gliserin Dari Produk Samping Pembuatan Biodiesel

355-359

P74

Pembentukan Lapisan Baja Dengan Cara Elektrolisa Hidrotermal Sebagai Perlindungan Terhadap Korosi

360-365

P75

Pemanfaatan Ekstrah Kulit Buah Manggis Sebagai Pewarna Logam Aluminium

366-376

P76

Persepsi Wisatawan Domestik Terhadap Kualitas Pelayanan Museum Geologi Bandung

377-384

P77

Integrasi Model Servqual dan Model Kano dalam Menganalisis Atribut Kualitas Layanan Perusahaan Penyedia Jasa Layanan Logistik

385-396

P78

Peranan Kepuasan Mahasiswa dalam Meningkatkan Loyalitas Pelanggan (Suatu Survey Perguruan Tinggi Politeknik di Jawa Barat)

397-409

P79

Pengaruh Kompensasi Dan Motivasi Terhadap Perilaku Produktif Karyawan Pada Pt Kereta Api ( Survey Terhadap Karyawan Kantor Pusat PT Kereta Api Indonesi Bandung)

410-417

P80

Manajemen Inovasi Berbasis Pengetahuan di Perusahaan-perusahaan Kecil, Menengah, dan Besar: Survei pada Industri Barang Konsumsi di Jawa Barat

418-438

P81

Perumusan Strategi Optimasi Sumber Daya Jurusan Administrasi Niaga Politeknik Negeri Bandung

439-454

P82

Kaji Analisis Perawatan Prediktif Pada Unit Pompa Dengan Menggunakan Sinyal Getaran

455-463

P83

Rancang Bangun Armatur Cahaya Tanpa Energi Listrik

464-471

P84

Karakterisasi Gaya Hambat Pada Pembangkit Energi Alternatif Helical Turbin

472-473

P85

Kaji Eksperimental Penggunaan Material Komposit Pada Runner Turbin Francis Untuk Peningkatan Kinerja

474-475

P86

Rancang Bangun Turbin Air Gorlow dan Justifikasi Penerapannya Untuk Kecukupan Energi Bangsa

476-477

P87

Justifikasi Penggunaan Viscoelastic Pada Bearing Dengan Eksperimen Menggunakan Program Audacity dan Autosignal

478-479

P88

Determination of Theoritical Shaft Torque on Turbin Gorlov Model with Wavy Blade

480-481

ix

Industrial Research Workshop and National Seminar 2012 ISBN 978-979-3541-25-9

Studi Eksperimental Pengaruh Penggunaan Ejektor Dua Fase terhadap Unjuk Kerja Siklus Refrigerasi Pada Mesin Ac Sunanto1,2,Suhanan1,Fauzun1 1

Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada 2 Jurusan Teknik Pendingin dan Tata Udara, Politeknik Indramayu 1 Email: [email protected] Abstrak

penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan ejektor yang ditempatkan sebagia piranti ekspansi dalam peningkatan efisiensi sistem refrigerasi . Pemanfaatan ejektor ini diharapkan dapat mengurangi beban kerja kompresor, meningkatkan efek pendinginan pada unit evaporator dan meningkatkan efek kondensasi pada unit kondensor sehingga secara langsungakanmeningkatkan efisiensi sistem. Pengujian akan dilakukan dengan membandingkan secara langsung antara sistem refrigerasi modifikasi yang memanfaatkan ejektor dua-fase terhadap sistem refrigerasi konvensional pada sebuah eksperimen rig dengan menghitung COP ideal masingmasing sistem dan saving energi yang dihasilkan. Hasil dari penelitian ini didapat adanya peningkatan rata-rata COP sebesar 1,4, kerja kompresor sendiri mengalami penurunan sebesar 7kJ/kg, penghematan energi setiap bulannya sebesar 0,189 kW, serta rata-rata efisiensi 0,67% dari sistem yang menggunakan piranti ejektor sebagai pengganti ekspansi. Jadi secara keseluruhan dengan penggunaan piranti ejektor sebagai pengganti ekspansi sangat menguntungkan. Kata kunci: ejektor, refrigerasi, AC, COP

1. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi bidang refrigerasi saat ini semakin pesat.Ketergantungan manusia terhadap sistem refrigerasi dari tahun ke tahun terus meningkat, mulai dari skala kecil (misal refrigerator) untuk menyimpan bahan makanan hingga skala besar seperti pada industri.Bahkan pada sarana transportasi juga telah sejak lama menggunakan sistem refrigerasi untuk menjaga kualitas bahan yang didistribusikan.Tidak hanya untuk alasan menjaga kualitas bahan makanan, efek kenyamanan yang ditimbulkan dari sistem refrigerasi AC juga sudah menjadi suatu kebutuhan yang sangat penting bagi manusia.Dari kebutuhan tersebut muncul beberapa tuntutan yang menjadi pendorong utama yang menyebabkan perkembangan teknologi sistem refrigerasi terus mengalami peningkatan. Salah satu tuntutan yang muncul adalah untuk menemukan sistem refrigerasi

yang memiliki efisisensi siklus yang tinggi tetapi sederhana dalam instalasinya atau dengan kata lain sistem refrigerasi yang memiliki efek pendinginan yang baik tetapi tidak memerlukan input daya yang besar serta performa yang lebih baik. Dalam hal ini ejektor dapat dimanfaatkan sebagai piranti ekspansi yang bertujuan untuk meningkatkan performansi dari siklus refrigerasi serta untuk meningkatkan efisiensi dari kinerja mesin refrigerasi serta penghematan energi.

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Landasan Teori Pada alat pendingin, kalor diserap di bagian evaporator dan dibuang di bagian kondensor Uap refrigeran yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan bertemperatur rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap (suction). Di kompresor, uap refrigeran tersebut dimampatkan, sehingga ketika ke luar dari kompresor, uap refrigeran akan bertekanan dan

Industrial Research Workshop and National Seminar 2012

bertemperatur tinggi, jauh lebih tinggi dibanding temperatur udara sekitar. Kemudian uap refrigeran tersebut dialirkan ke kondensor melalui saluran tekan (discharge). Di kondensor, uap tersebut akan melepaskan kalor, sehingga akan berubah fasa dari uap menjadi cair (terkondensasi). Cairan refrigeran yang bertekanan tinggi mengalir ke katup ekspansi.Keluar dari katup ekspansi tekanan menjadi rendah dan akibatnya fluida refrigeran menjadi bertemperatur rendah.Pada saat itulah fluida tersebut menyerap kalor dari sekitar sehingga berubah fase menjadi fase uap. Kemudian uap refrigran akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya dimana proses-proses tersebut berulang kembali. Siklus refrigerasi yang dipaparkan di atas adalah siklus kampressi uap konvensional seperti gambar 1dan 2. Qc

h2 = entalphi keluar kompresor (kJ/kg) garis 2 dan 3 merupakan proses kondensasi dimana proses terjadi pembuangan kalor ke lingkungan. qk = ̇ (h2 –h3 )

(2.2)

Pada titik 3 dan 4 terjadi proses ekspansi yaitu terjadinya proses penurunan tekanan yang drastis atau terjadinya pressur drop. h3 = h4

(2.3)

x = ( 3 − )/( − ) hg = cairan jenuh refrigeran hf = uap jenuh refrigeran

(2.4)

garis 4 dan 1 merupakan proses evaporasi yaitu terjadinya perubahan fasa dari gas ke cair dan terjadinya proses penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem. P(kPa) qc = ̇ (h1 – h4)

32 Kondensor

Ekspans

Kompresor

Evaporator

Qe Gambar 1. P

3

2

(2.5)

Performansi sistem refrigersi Effek refrigerasi,(kJ/kg) qe = (h1 – h4)

4 1

4

qw = ̇ (h2 –h1 ) (2.1) qw = daya kompresi (kW) ̇ = laju aliran massa (kg/s) h1 = entalphi masuk kompresor (kJ/kg)

2

1

(2.6)

Kerja kompresor,(kJ/kg) qw = (h2 – h1)

h (kg/kj)

Gambar,(kJ/kg) 2. Diagram P-H Kondensasi qs = (h2 – h3)

(2.7)

(2.8)

COP aktual = effek refrigersi / kerja kompresor COP carnot = ( (2.9) ) Effisiensi =

100%

(2.10)

1

2.2. Kajian Pustaka h Gambar 2.

Pada gambar di atas menjelaskan siklus yang terjadi pada sistem refrigerasi kompresi uap dimana pada titik 1 ke 2 adalah proses kompresi yang terjadi di kompresor dimana refrigeran mengalami peningkatan tekanan dan temperatur sehingga mengalami perubahan fasa dari cair menjadi gas.

Ejektor Sebagai Piranti Ekspansi Aliran Duafase. A.A.Kornhauser (1990) menyelidiki performa termodinamika dari siklus refrigerasi yang menggunakan ekspansi ejektor dengan R-12 sebagai refrigeran pada kondisi operasional standar, yaitu 15 oC untuk temperatur evaporator dan 30 oC untuk temperatur kondensor. Sebuah peningkatan COP teoritis sebesar 21% dihasilkan dibanding siklus standart. Hasil ini didasarkan pada siklus ideal dan tekanan pencampuran yang konstan dalam ejektor. 134


G.S. Harrell et al. (1995) menggunakan ejektor dua fase dengan R-134a dan sebuah test rig (anjungan uji) untuk menentukan COP dari siklus refrigerasi. Dari hasil pengujian tersebut ditemukan peningkatan COP sebesar 3,9 % hingga 7,6 % dibanding siklus refrigerasi kompres P.Menegay A.A, et al. (1996) membuat suatu tabung dengan aliran gelembung untuk mengurangi ketak-seimbangan termodinamik di dalam motive nosel dengan R-12 sebagai refrigeran. Piranti ini diinstalasikan pada bagian hulu dari motive nosel. COP dari sistem yang menggunakan tabung aliran gelembung dapat diperbaiki hingga 3,8% dibanding dengan siklus refrigerasi konvensional pada kondisi standar. S. Disawas dan S. Wongwises (2000) dan Wongwises dan Disawas (2005), dalam peralatan percobaan mereka, evaporator dibanjiri dengan refrigeran dan menjadi suatu sistem peredaran ulang cair refrigeran di mana sebagai suatu piranti ekspansi, ejektor juga bertindak sebagai sebuah pompa refrigeran pada sisi tekanan rendah dari sistem. P. Chaiwongsa dan S. Wongwises, (2007), melakukan pengujian lanjutan terhadap ejektor yang difungsikan sebagai sebuah piranti ekspansi. Penelitian ini mereka nyatakan sebagai penelitian ketiga terhadap performa ejektor yang berhasil dipublikasikan.Mereka memfokuskan penelitian pada parameter-parameter geometri ejektor untuk menghasilkan performa sistem refrigerasi yang lebih baik.Gambar 4, menunjukkan skema diagram dari percobaan yang dilakukan oleh Praitoon Chaiwongsa dan Somchai Wongwises. R-134a digunakan sebagai fluida kerja.Refrigeran loop terdiri dari siklus kompresi uap dengan komponen-komponen: kompresor, kondensor, katup ekspansi dan alat penguapan, dan bagian aksesori lain – pemisah minyak (oil separator), penampung refrigeran cair (liquid receiver), filter/drier, gelas/kaca penduga (sight glass) dan penghimpun (accumulator). Kondisi operasi peralatan tersebut dikondisikan sama seperti pada penerapan dari tipe pengkondisian udara (airconditioning). Secara prinsip modifikasimodifikasi dari sistem refrigerasi yang standar adalah dengan penambahan suatu ejektor dua fase dan sebuah alat pemisah liquid–vapor. Di dalam studinya, P. Chaiwongsa dan S. Wongwises menggunakan tiga unit motive nosel

dengan diameter saluran yang berbeda (Dne) dari 2,0, 2,5 dan 3,0 mm diselidiki. Diameter lubang masuk (Dni), panjang lubang masuk (Lni), panjang bagian konvergen (Lnc), diameter leher/daerah pengecilan (Dnt) dan panjang bagian divergen (Lnd) dari ketiga motive nosel tersebut adalah 6, 32, 6, 0.9, 20 mm, secara berturut-turut seperti ditunjukkan pada gambar 4.

Gambar 3. Skema diagram siklus refrigerasi menggunakan ejectorsebagai piranti ekspansi

Gambar 4. Dimensi

motive nosel Biasanya, perbandingan performa siklus dapat dibuat dengan dua pendekatan.Pendekatan pertama didasarkan pada parameter internal yaitu.temperatur evaporator dan temperatur kondensor. Metoda ini memerlukan modus yang berbeda untuk dibandingkan pada temperatur evaporasi dan kondensasi yang sama. Pendekatan kedua didasarkan pada parameter eksternal seperti temperatur inlet dan laju aliran perpindahan panas fluida. Gambar 7, menunjukkan sebuah diagram p-h (diagram tekanan-entalpi) dari siklus refrigerasi ejektor dua-fase, untuk Dne = 2,5 mm, pada Tsource = 8 oC dan Tsink = 26,50 oC. Siklus tersebut dipisahkan dalam dua loop; refrigeran loop utama dan refrigeran loop sekunder.Di dalam refrigeran loop yang utama, uap dari alat pemisah cair-uap tertarik masuk ke silinder kompresor pada langkah isap nya dan dimampatkan ke tekanan P2 dan temperatur T2 pada langkah kompresi dan ke luar kompresor 135


pada kondisi 2 melewati kondensor untuk didinginkan dengan air pendingin bertemperatur 20 oC.Uap refrigeran pertama di dinginkan ketemperatur saturasinya pada tekanan P2 dan selanjutnya melepaskan panas. Kondensasi pada temperatur tinggi menghasilkan cairan refrigeran dalam kondisi sub-cooled pada titik 3. Refrigeran cair bertekanan tinggi selanjutnya diekspansikan melalui motive nosel pada titik 3. Refrigeran utama akan bercampur dengan refrigeran sekunder pada ruang campur. Campuran itu akan dimampatkan melalui difuser dan mengalir menunju titik 4 dan ke alat pemisah cair-uap. Di dalam refrigeran loop sekunder, ketika refrigeran utama bertekanan tinggi dialirkan ke saluran masuk nosel dan berekspansi di dalam ruang campur, uap refrigeran dari evaporator pada titik 6, akan secara beriringan masuk dengan pancaran refrigeran kecepatan tinggi dan termampatkan melalui ruang campur ke dalam difuser pada titik 4. Uap refrigeran dari alat pemisah cair-uap dihisap oleh kompresor kemudian cairan subcooled refrigeran mengalir ke saluran masuk evaporator pada titik 5 dan menyerap panas dari air panas yang dilewatkan ke evaporator (saluran keluar dari evaporator pada titik 6). Siklus akan terus berlanjut secara berulang.

refrigerasi yang selanjutnya digunakan untuk menentukan COP sistem.Gambar 5, menunjukkan kerangka dasar prosedur penelitian.

Gambar 5. Intalasi sistem

3.2 Hasil dan Pembahasan

Gambar 7. Perbandingan kerja kompresor

Gambar 6. Diagram p – h dari siklus refrigerasi ejektor dua-fase

3. METODE PENELITIAN 3.1. Alur Penelitian. Penelitian ini dilakukan dengan metode perbandingan secara langsung terhadap COP dari sebuah sistem refrigerasi konvensional standard dengan sistem refrigerasi baru yang memanfaatkan ejektor sebagai piranti ekspansi. Perbandingan dilakukan dengan mengukur variable-variabel tekanan dan temperatur sistem

Dari gambar 7.Di atas yang menggambarkan perbandingan antara kerja kompresor dengan temperatur terlihat bahwa semakin tinggi temperatur maka kerja kompresor juga mengalami peningkatan. Peningkatan kerja kompresor terjadi pada kedua sistem baik itu pada sistem yang tanpa menggunakan ejektor maupun sistem yang menggunakan ejektor tetapi peningkatan kerja kompresor pada sistem tanpa menggunakan ejektor lebih tinggi di bandingkan peningkatan kerja kompresor pada sistem yang menggunakan ejektor. Dengan beban yang sama ternyata temperatur pada sistem yang tanpa menggunakan ejektor lebih tinggi bila di bandingkan pada sistem yang menggunakan ejektor oleh karena itu peningkatan temperatur akan berpengaruh pada kerja kompresornya. Besarnya nilai kerja kompresor terjadi pada temperatur beban puncak yaitu temperatur heater 450C. Dengan nilai kerja kompresor sebesar 50 kJ/kg untuk sistem yang menggunakan ejektor sedangkan sistem yang tidak menggunakan ejektor sebesar 59,6 kJ/kg.

136

Tabel

1.

Kinerja

mesin

AC

dengan

Performansi Mesin AC

Industrial Research Workshop and National Seminar 2012 tanpa ejektor

dan

Ejektor

Non Ejektor

Setting beban temperatur

300C

350C

400C

450C

300C

350C

400C

450C

COP

4,39

4,63

4,47

4,45

3,19

3,19

3,08

2,88

Kerja Kompresor (kJ/kg)

52,4

50

50,9

50,9

57,5

57,2

57,9

59,6

Efisiensi %

0,72

0,7

0,67

0,79

0,68

0,66

0,63

0,64

Saving Energi (kJ/kg)

5,1

7,2

7

8,7

Gambar 8. Perbandingan COP

Gambar 8. di atas menunjukkan perbandingan antara besarnya nilai COP dari kedua sistem terhadap temperatur, dari besarnya nilai COP mesin AC dengan menggunakan ejektor lebih besar di bandingkan dengan sistem yang tidak memakai ejektor, disebabkan karena pada mesin ACyang menggunakan ejektor sebagian refrigeran uap yang keluar dari evaporator yang mengalami peningkatan temperatur akan diumpankan balikan sehingga refrigeran yang bercampur mengalami pemanasan awal sehingga mengakibatkan refrigeran yang masuk suction line menjadi lebih ringan. Secara keseluruhan rerata kenaikan COP yang dihasilkan pada mesin AC dengan menggunakan ejektor sebesar 1,4.

Gambar 9. di atas menunjukkan perbandingan antara laju aliran refrigeran sekunder dengan besarnya nilai COP pada sistem yang menggunakan ejektor yaitu aliran refrigeran yang keluar dari evaporator dimana sebagian besar mengalir ke suction line dan sebagian kecil mengalir masuk ke ejektor sebagai aliran sekuder. Dari hasil pengolahan data maka di dapatkan nilai COP sistem yang menggunakan ejektor yang terbesar pada seting beban temperatur 300C dengan nilai sebesar 4,6 pada bukaan katup penuh yang terjadi pada laju alir refrigeran sekunder sebesar 0,11 L/menit dan akan terus mengalami penurunan nilai COP sejalan dengan bertambahnya pembebanan.

Gambar 10. Beban pendinginan

Gambar 9. Perbandingan COP terhadap Laju refrigeran sekunder

Gambar 10 di atas menunjukkan perbandingan antara besarnya beban pendinginan tarhadap temperatur dimana beban puncak yang terjadi pada seting temperatur heater sebesar 300C dengan nilai beban pendinginan sebesar 0,17 kW. Selanjutnya akan mengalami penurunan beban pendinginan di karenakan adanya peningkatan beban udara yang masuk ke evaporator. Sehingga akan menambah berat kerja kompresor. 137


Gambar 11. Perbandingan efisiensi

Pada gambar 11. menunjukan perbandingan efisiensi dari kedua sistem dimana efisiensi pada sistem yang menggunakan ejektor lebih besar di bandingkan efisiensi pada sistem tanpa ejektor ini disebabkan pengaruh adanya pemanasan awal pada evaporator melalui aliran sekunder. Refrigeran yang berphasa cair yang bertekanan dan temperatur lebih tinggi masuk ke nozzel menjadikan tekanan rendah namun memiliki kecepatan sonic sehingga akan menarik refrigeran uap dari saluran sekunder dan akan bercampur di dalam mixing chamber. Selanjutnya refrigeran campuran itu akan masuk kembali ke evaporator untuk menyerapa kalor berikutnya. Besarnya efisiensi mesin AC yang menggunakan ejektor rerata kenaikan secara keseluruhan sebesar 6,75 %.

4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukan maka dengan adanya penambahan ejektor pada sistem mesin AC dapat memberikan performansi yang lebih baik di bandingkan dengan sistem konvensional. Dari hasil eksperimen didapat sebagai berikut: Peningkatan rata-rata nilai COP sebesar 1,4. Kerja kompresor jadi lebih ringan rata-rata sebesar 7 kJ/kg. Penghematan energi setiap bulannya sebesar 0,189 kW atau setara dengan Rp. 20582,- . Rata-rata efisiensi sebesar 6,75%

Gambar 12. Penghematan Energi Listrik

Berdasarkan pada eksperimen yang telah dilakukan dengan adanya penambahan piranti ejektor sebagai pengganti kapiler maka mesin AC memiliki penghematan energi listrik yang berbeda berdasarkan pada variasi pembebanan pendinginannya, pembebanan pendinginan dengan cara mengatur temperatur udara masuk pada evaporator, dimana temperatur yang di atur adalah pada 300C, perhitungan yang dilakukan bedasarkan pada tarif dasar listrik nasional yaitu sebesar Rp.605,- per kWh dan pemakaian selama 6 jam per hari. Penghematan yang diperoleh pada sistem yang mneggunakan ejektor sebesar 0,189 kW sehingga bila di rupiahkan sebesar Rp. 20582 per bulan. Begitu juga pada pembebanan berikutnya mendapatkan pengehematan sebesar 0,061 kW dan bila di rupiahkan sebesar Rp. 6642,- dan pada pembebanan yang lebih besar akan mendapatkan penghematan sebesar 0,072 kW dan bila di rupiahkan setara dengan Rp.7840,- dan pada pembebanan puncak yaitu pada temperatur 450C mendapatkan penghematan sebesar 0,089 kW dengan nilai rupiah sebesar Rp. 9692,- dan jika direrata maka akan mendapatkan penghematan sebesar 0,103 kW dan bila di rupiahkan setara dengan Rp. 11189,5,-

138


5. DAFTAR PUSTAKA 1. A.A. Kornhauser, The use of an ejektor as a refrigerant expander, in: Proceedings of the 1990 USNC/IIRPurdue Refrigeration Conference, (1990). 2. G.S. Harrell, A.A. Kornhauser, Performance tests of a two-phase ejektor, in: roceedings of the 30th Intersociety Energi Conversion Engineering Conference, Orlando, FL, (1995). 3. P. Menegay A.A. Kornhauser, Improvements to the ejektor expansion refrigeration cycle, in: Proceedings of the 31th Intersociety Energi Conversion Engineering Conference, Washington DC, (1996) 4. Praitoon Chaiwongsa, Somchai Wongwises, Experimental study on R134a refrigeration sistem using a twophase ejektor as an expansion device, International Journal of Refrigeration (2007). 5. S. Disawas, S. Wongwises, Experimental investigation on the performance of the refrigeration cycle using a two-phase ejektor as an expansion device, International Journal of refrigeration (2004). 6. S. Wongwises, Somjin Disawas, Performance of the two-phase ejector expansion refrigeration cycle, International Journal of Heat and Mass Transfer 48 (2005). 7. Venkatarathnam, G. The Coefficient of Performance of an ideal airconditioner, International Journal of Refrigeration (2009)

139

ISBN

Recommend Documents