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 Terhadap Kinerja Sistem Refrigerasi AC Wardika1,2, Suhanan2, Prajitno2 1

Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara, Politeknik Indramayu, Jalan Raya Lohbener Lama No.8 Indramayu (0234) 706 3555 2 Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika No.2 Yogyakarta, Indonesia (+62) 274 521 673 E-mail: [email protected] Abstrak Studi eksperimental yang dilakukan pada penelitian ini adalah untuk mengestimasi kemampuan ejektor dalam meningkatkan efisiensi energi dari sistem refrigerasi yaitu dengan melakukan modifikasi yang menempatkan ejektor sebagai piranti langkah kompresi kedua. Pengujian dilakukan terhadap dua macam siklus refrigerasi yaitu refrigerasi sistem konvensional dengan refrigerasi yang memanfaatkan ejektor sebagai kompresi kedua yang nanti akan dibandingkan untuk mengetahui karakteristik COP serta efisiensi energi masing-masing siklus. Adapun beban pendinginan yang akan dilakukan yaitu dengan mengatur temperatur Tin pada 30 oC, 35 oC, 40 oC dan 45oC. Hasil dari penelitian ini yaitu unjuk kerja yang diperoleh dari mesin AC untuk COP mengalami penambahan sebesar 0,814, kerja kompresor sendiri mengalami penurunan sebasar 5,284 kJ/kg, penghematan yang didapat sebesar 0,187 kW dan penambahan efisiensi 8%. Berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukan maka dengan adanya penambahan piranti ejektor pada mesin AC dapat memberikan kinerja yang lebih baik dan penghematan energi dibandingkan dengan yang tidak mengunakan ejektor (konvensional).

Kata kunci: sistem refrigerasi, ejektor, refrigeran

1. PENDAHULUAN Pada saat ini sistem refrigerasi memberikan pengaruh yang besar pada peningkatan kualitas hidup manusia. Ketergantungan manusia terhadap sistem refrigerasi dari tahun ke tahun terus meningkat,bahkan pada sarana transportasi juga telah sejak lama menggunakan sistem refrigerasi untuk menjaga kenyamanan (comfortable) 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 yaitu sistem refrigerasi yang memiliki efek pendinginan yang besar tetapi tidak memerlukan input daya yang besar.

Asupan energi terbesar dari sebuah siklus refrigerasi adalah pada kompresor. Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk dapat mengurangi asupan energi pada kompresor, salah satunya adalah dengan memanfaatkan piranti ejektor. Piranti ejektor ini dimaksudkan sebagai kompresi nonmekanik yaitu sebagai kompresi langkah kedua, piranti ini memungkinkan kerja kompresor akan menjadi lebih ringan (2/3 dari tekanan akhir). Sehingga dengan penambahan piranti ejektor ini diharapkan mampu mengurangi input daya yang besar dalam sebuah mesin refrigerasi.

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kajian Teori Pada sebuah mesin refrigerasi, kalor diserap di evaporator sehingga fluida kerja berubah phase cairan menjadi uap. 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 keluar dari

Industrial Research Workshop and National Seminar 2012

kompresor, uap refrigeran akan bertekanan dan bertemperatur tinggi. Kemudian uap refrigeran tersebut di alirkan ke kondensor melalui saluran tekan (discharge).

Proses ini dilakukan oleh berlangsung secara isentropik.

kompresor

dan

(1)

Wk = m (h2 - h1)

b. Proses kondensasi (2-3) Refrigeran yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang kalor sehingga fasenya berubah menjadi cair, Proses ini berlangsung pada kondensor. = ̇(

)

−

(2)

c. Proses ekspansi (3-4)

Gambar 1. Skema Sistem Refrigerasi

Di kondensor, uap tersebut akan melepaskan kalor, sehingga terjadi perubahan fase dari uap menjadi cair (terkondensasi). Cairan refrigeran yang bertekanan tinggi mengalami ekspansi pada katup ekspansi. Sehingga keluar dari katup ekspansi tekanan dan temperaturnya berubah menjadi rendah. Fluida kerja pada saat itu menjadi cairan jenuh sehingga mampu menyerap kalor dari udara sekitarnya dan penyerapan kalor mengakibatkan perubahan fase dari cairan menjadi uap proses ini berlangsung pada evaporator. Kemudian uap refrigeran akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya dimana proses-proses tersebut berulang kembali.

Proses ekspansi ini berlangsung secara isentalpik. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur, atau dapat dituliskan dengan: h3 = h4

(3)

d. Proses evaporasi (4-1) Proses ini berlangsung secara isobar (tekanan konstan) di dalam evaporator. = ̇(

−

)

(4)

Kemampuan kerja/ performansi sistem Kemampuan kerja sistem refrigerasi dinyatakan oleh besaran yang dinamakan COP (Coefficsien Of Performance). Untuk mengetahui nilai COP, digunakan persamaan: Efek refrigerasi, (kJ/kg), RE = h1-h4

(5)

Kerja kompresor, (kJ/kg), Wk = h2-h1

(6)

=

=

(7)

= =

(8) × 100%

(9)

2.2 Kajian Pustaka Gambar 2. Diagram tekanan-entalpi siklus refrigerasi

Proses-proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap seperti pada gambar 2. diatas adalah sebagai berikut: a. Proses kompresi (1-2)

Sebuah siklus refrigerasi dasar dengan ejektor secara skematik ditunjukkan pada gambar 3. Siklus secara garis besar terdiri dari sebuah generator (pembangkit), ejektor, kondensor, pompa sirkulasi, katup ekspansi, dan evaporator. Berbeda dari siklus refrigerasi kompresi uap siklus refrigerasi dengan ejektor sebagai sebuah piranti kompresi kedua. Mengacu pada siklus refrigerasi dasar dengan ejektor, sistem terdiri dari dua siklus, siklus daya dan siklus refrigerasi. Di dalam siklus daya, kalor 141


dengan temperatur rendah (Qb), diberikan pada sebuah ketel uap atau pembangkit untuk menguapkan refrigeran cair bertekanan tinggi (proses 1-2). Uap refrigeran bertekanan tinggi dihasilkan yang disebut sebagai fluida utama. Aliran utama akan dipercepat ke kondisi supersonik ketika melewati nosel converging–diverging di dalam ejektor. Dimana suatu medan tekanan yang rendah dihasilkan di dalam ruang hisap (suction chamber) yang mampu menarik uap refrigeran dari evaporator. Penurunan tekanan yang terjadi mempengaruhi uap refrigeran dari evaporator, yang disebut sebagai fluida sekunder (pada titik 3). Kedua fluida tercampur di dalam ruang campur sebelum memasuki bagian diffuser di mana aliran akan diperlambat dan tekanan meningkat kembali. Campuran fluida lalu dialirkan ke kondensor di mana panas dilepas ke lingkungan (Qc). Sebagian refrigeran cair yang meninggalkan kondensor (pada titik 5) kemudian dipompa ke boiler kembali untuk melengkapi satu siklus daya. Sebagian refrigeran cair yang lainnya diekspansikan melalui sebuah katup ekspansi dan masuk ke evaporator (pada titik 6) sebagai suatu campuran cair-uap. Refrigeran menguap di dalam evaporator menghasilkan suatu pengaruh refrigerasi (Qe), dan uap yang dihasilkan kemudian tertarik ke dalam ejektor (pada titik 3). Uap refrigeran (fluida sekunder) bercampur dengan fluida utama di dalam ejektor dan termampatkan di dalam diffuser sebelum memasuki kondensator (pada titik 4). Campuran fluida terkondensasi di dalam kondensor dan keluar (pada titik 5) untuk pengulangan siklus refrigerasi.

Gambar 3. Siklus refrigerasi dasar dengan ejektor

Mark. J. Bergander, (2006) menyelidiki sebuah siklus refrigerasi kompresi uap dengan menggunakan sebuah peranti novel untuk menghasilkan kompresi non-mekanis dari refrigeran yang disebut sebagai “Kondensing ejektor”.

Gambar 4. Siklus refrigerasi dengan langkah kompresi kedua oleh ejektor

Kondensing ejektor adalah suatu peranti jet dua fasa dengan fluida kerja sub-cooled homogen dalam fasa cair yang bercampur dengan fase uapnya, akan menghasilkan suatu aliran cairan dengan tekanan yang lebih tinggi dibanding tekanan masing-masing aliran pada saluran masuknya. Pencampuran pertama berlangsung di bagian konvergen selanjutnya pada bagian yang konstan dari ejektor Prinsip dari kondensing ejektor, yang diperkenalkan di atas selanjutnya digunakan untuk membangun sistim refrigerasi seperti ditunjukkan di dalam Gambar 4. Di dalam sistem baru ini, kompresor mekanis mengkom-presikan uap refrigeran sekitar 2/3 tekanan akhir. Kompresi tambahan dilakukan oleh peranti ejektor, oleh karena itu jumlah energi mekanik yang diperlukan oleh kompresor dapat dikurangi.

Gambar 5. Perbandingan diagram p-h dari siklus refrigerasi dengan ejektor

Pada gambar 5. tersebut di atas, siklus 1 (titik: 1-23-4-5-6-1 dan 6-7-8-4) dan siklus 2, siklus refrigerasi konvensional (titik: 1-2-3' -6-1). 1-2: proses evaporasi dari fluida kerja; 2-3: kompresi uap refrigeran oleh kompresor (langkah kompresi pertama); 3-4-8: bagian-bagian pencampuran uap dan cairan dari fluida kerja di dalam ejektor; 4-5: kompresi fluida kerja di dalam ejektor (langkah 142


kompressi kedua); 5-6: pendinginan secara isobar terhadap fluida kerja; oleh kondensor; 6-7: bagian kompresi terhadap sebagian cairan fluida kerja oleh pompa; 7-8: bagian ekspansi terhadap cairan refrigeran di dalam ejektor; 6-1: bagian throtling (katup ekspansi) dari fluida kerja.

3. METODELOGI Penelitian ini dilakukan dengan metode perbandingan secara langsung terhadap COP dari sebuah sistem refrigerasi konvensional standard dengan sistem refrigerasi yang memanfaatkan ejektor sebagai piranti kompressi non-mekanis. Perbandingan dilakukan dengan mengukur variabel tekanan dan temperatur pada sistem refrigerasi yang selanjutnya digunakan untuk menentukan kinerja dari sistem tersebut. Pengujian dilakukan terhadap dua macam siklus refrigerasi yaitu refrigerasi sistem konvensional dengan refrigerasi yang memanfaatkan ejektor sebagai kompresi kedua yang nanti akan dibandingkan untuk mengetahui karakteristik COP serta efisiensi energi masing-masing siklus. Adapun beban pendinginan yang akan dilakukan yaitu dengan mengatur temperatur Tin pada 30 oC, 35 oC, 40 oC dan 45oC.

Gambar 7. Diagram p-h dari siklus refrigerasi dengan ejektor

4. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada tabel 1, perbandingan performansi mesin AC menggunakan ejektor lebih besar yaitu dengan ratarata kenaikan COP sebesar 0,814, penyebabnya karena pengaruh adanya fluida kerja yang diumpan balikan kedalam kondensor melalui saluran skunder yang mengakibatkan terjadinya pendinginan awal pada fluida kerja didalam kondensor. Kerja kompresor lebih ringan dengan menggunakan ejektor yaitu rata-rata sebesar 5,284 kJ/kg ini dipengaruhi akibat sebagian refrigeran atau fluida kerja yang diumpan balikan tersebut, maka refrigeran yang masuk ke kompresor melalui suction line lebih kecil, kemudian refrigeran yang masuk ejektor dikompresikan secara non mekanis didalam diffuser sehingga kompresor hanya bekerja 2/3 dari tekanan akhir saja. Penghematan yang diperoleh pada mesin AC dengan menggunakan ejektor pada masing variasi temperatur masuk yaitu sebesar 5,284 kJ/kg penghematan yang terjadi karena adanya pengurangan kerja kompresor. Efisiensi yang diperoleh pada eksperimen mengalami peningkatan rata-rata sebesar 8%.

Gambar 6. Instalasi pengujian

Refrigeran yang dipakai dalam penelitian ini adalah hydrocarbon dari type R290/M22. Refrigeran ini dipilih karena memiliki keunggulan dari jenis refrigeran yang dipakai AC pada umumnya. Keunggulan tersebut adalah zero ozone depletion potential, very low global warming potential (<4). Gambar 8. Hubungan tekanan terhadap variasi temperatur Tabel 1. Kinerja mesin AC dengan ejektor dan tanpa ejektor

143


Non Ejektor

Ejektor

Peformansi Mesin AC 30oC

35oC

40oC

45oC

30oC

35oC

40oC

45oC

COP

3,152

2,797

2,479

2,101

4,45

3,503

3,024

2,807

Kerja Kompresor (kJ/kg)

58,19

60,56

62,53

65,05

49,6

55,86

59,24

60,47

Efisiensi (%)

0,61

0,571

0,53

0,474

0,71

0,643

0,598

0,572

-

-

-

-

8,58

4,694

3,285

4,574

Saving Energi (kJ/kg)

Gambar 8. Memperlihatkan hubungan antara tekanan pada kompresor terhadap variasi temperatur masuk evaporator, penurunan tekanan pada mesin AC terjadi pada siklus yang menggunakan ejektor terlihat bahwa tekanan discharge pada ejektor. Besarnya ratio yang diperoleh sebesar 1,23 perbedaan tersebut disebabkan karena adanya sebagian refrigeran cair bersirkulasi kembali didalam ejektor.

Gambar 10. Perbandingan efisiensi

Gambar 9. Perbandingan COP

Pada gambar 9 di atas secara keseluruhan COP dari mesin AC dengan menggunakan ejektor lebih besar dibandingkan dengan yang tidak menggunaan ejektor, ini disebabkan karena pada mesin AC yang menggunakan ejektor sebagian refrigeran cair yang temperaturnya sebagian sudah diturunkan diumpan balikan sehingga refrigeran yang bercampur mengalami pendinginan awal, kemudian praktis sebagian refrigeran yang lain yang masuk ke suctin line menjadi lebih ringan. Secara keseluruhan ratarata kenaikan COP yang dihasilkan pada mesin AC dengan menggunakan piranti ejektor sebesar 0,814.

Gambar 10. Efisiensi dengan menggunakan ejektor lebih besar dibandingkan dengan yang tidak dilengkapi ejektor ini disebabkan pengaruh adanya pendinginan awal pada kondensor melalui aliran sekunder.. Refrigeran yang mempunyai phasa gas yang bertekanan dan temperatur tinggi masuk ke nozzle menjadikan tekanannya rendah namun memiliki kecepatan sonic sehinga akan menarik regrigeran cair dari saluran sekunder yang memiliki phasa cair yang temperaturnya sudah sedikit berkurang, kemudian terjadi pencampuran refrigeran diarea mixing chamber, selanjutnya refrigeran campuran itu masuk ke kondenser untuk proses kondensasi dan pelepasan kalor berikutnya. Besarnya efisiensi mesin AC dengan menggunakan piranti ejektor secara keseluruhan memiliki rata-rata kenaikan sebesar 8,4%.

144


5. KESIMPULAN

Gambar 11. Penghematan energi listrik

Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan dengan adanya penambahan piranti ejektor maka mesin AC memiliki penghematan energi listrik yang berbeda-beda tergantung dari variasi beban pendinginannya. Pada pengaturan temperatur udara masuk 30 oC perhitungan yang dilakukan berdasarkan tarif PLN Rp.605,- per kWh dan pemakain rata-rata selama 6 jam per hari. penghematan yang di peroleh dengan menggunakan ejektor sebesar 0,215 kW sehingga jika di rupiahkan sebesar Rp. 23.389,98 per bulan. Pada beban pendinginan berikutnya penghematan yang dihasilkan sebesar 0,182 kW atau setara dengan Rp. 19.825,03. Pada variasi temperatur yang lebih tinggi penghematan yang dihasilkan dengan menggunakan piranti ejektor sebesar 0,180 atau setara dengan Rp. 19.622,91. Kemudian 0,169 kW penghematan untuk beban variasi temperatur udara masuk sebesar 45 oC yang setara dengan Rp. 18.433,20. Sehingga secara keseluruhan mesin AC dengan menggunakan piranti ejektor dapat menghasilkan penghematan energi listrik yang rataratanta sebesar 0,187 kW atau setara dengan Rp. 20.317,78.

Berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukan maka dengan adanya penambahan piranti ejektor pada mesin AC dapat memberikan peformansi yang lebih baik dibandingkan dengan yang tidak mengunakan ejektor (konvensional). Peformansi yang lebih tersebut seperti penambahan COP ratarata sebesar 0,814 kerja kompresor lebih ringan rata-rata sebesar 5,284 kJ/kg penghematan yang dihasilkan dari penambahan piranti ejektor sebesar 0,187 kW atau sebesar Rp. 20.317,78 per bulan serta efisiensi yang dihasilkan sebesar 8%.

6. DAFTAR PUSTAKA Bergander Mark J., 2006. “Refrigeration cycle with two-phase condensing ejector”, International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue. Nugraha Bachtiar S., 2010. “Analisa pengaruh variasi sudut mixing chamber inlet terhadap entrainment ratio pada steam ejector dengan menggunakan CFD kudus” Jurnal Sains. Margana A.S, 2010, Desain dan Studi Eksperimental Mesin Refrigerasi Siklus JouelThomson Menggunakan refrigerant Campuran, Universitas Gadjah Mada. Selvaraju, A., Mani, A., 2006. “Experimental investigation on R134a vapor ejector refrigeration system” International Journal of Refrigeration. Venkatarathnam., G., 2009. “The Coefficient of Performance of an ideal air conditioner”, International Journal of Refrigeration. Zhu Yinhai., Yanzhong Li., 2008. “ Novel ejektor model for performance evaluation on both dry and wet vapors ejectors”, International Journal of Refrigeration

145

ISBN

Recommend Documents