KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN KOMPRESOR 1200 RPM SKRIPSI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN KOMPRESOR 1200 RPM SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 TeknikMesin

Diajukan ;

SLAMET PUTRO CAHYONO NIM : 115214021

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


AC CHARACTERISTICS OF CAR WITH 1200 RPM COMPRESSOR ROTATION

FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirement to obtain Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By :

SLAMET PUTRO CAHYONO Student Number :115214021

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

ii


KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN .KOMPRESOR

12OO

RPM

Disusun oleh:

SLAMET PUTRO CAITYONO

NIM: ll52l4{l2l

Telah disetujui oleh Dosen Pembimbing Skripsi

# \Til,l\-

Ir. PK. Purwadi. MT

ilt


KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN KOMPRESOR I2OO RPM

Dipersiapkan dan disusun oleh

:

NAMA

SLAMET PUTRO CAHYONO

NIM

tt52t402t

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Skripsi Pada tanggal 27 Juli 2Al5

Susunan Dewan Penguji

Nama lengkap Ketua

: Doddy Purwadianto, S.T., M.T.

Sekretaris

: Ir Rineg M.T.

Anggota

: Ir PK. Purwadi, M.T.

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persayaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

..39...]L!i. :9.1,

Yogyakarra , kultas Sains dan Teknologi

biyersitas Sanata Dharma

$-;fu Ros4 S.Si.,M.Sc.

Paulina Her

IV




INTISARI

Pada era modern saat ini, hampir di setiap mobil dilengkapi dengan AC. Penggunaan AC mobil sudah merambah hampir di setiap alat transportasi. Tujuan penelitian ini adalah (a) merakit mesin AC yang di pergunakan pada mobil. (b) mengetahui karakteristik mesin AC mobil yang telah dibuat, meliputi : kalor yang diserap evaporator (Qin), kalor yang di lepas kondensor (Qout), kerja yang dilakukan kompresor (Win), COPideal, COPaktual, efisiensi dan laju aliran massa refrigeran pada mesin AC. Metode yang digunakan adalah dengan metode eksperimental yang dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma tanpa beban pendinginan. Mesin AC mobil mempergunakan siklus kompresi uap, daya penggerak motor listrik 2 hp, rpm : 1200, refrigeran : R-134a, dimensi kabin : 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m, kabin terbuat dari kayu triplek dengan tebal 3,5 mm. Lalu proses pengambilan data dilakukan padaAC mobil. Setelah pengambilan data pada AC mobil, lalu data tersebut dianalisis secara teoritis dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus, kapasitas refrigerasi dan COP sistem. Hasil penelitian pada saat stabil memberikan kesimpulan : (a) kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 56,0 kJ/kg, (b) kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator 169,6 kJ/kg, (c) kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 225,6 kJ/kg, (d) COPaktual sebesar 3,04, (e) COPideal sebesar 5,30, (f) efisiensi mesin AC mobil sebesar 57,31%, (g) laju aliran massa sebesar 0,02 kg/s.

vii


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan lancar dan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat mahasiswa untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, Skripsi ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan selaku Dosen Pembimbing Skripsi. 3. Sekretariat dan laboran Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah mendukung dalam proses penyelesaian Skripsi. 4. Ladislaous Marjono dan Maria Magdalena Sugiarti selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi. 5. Dionisia Bhisetya Rarasati yang selalu mendukung dan memberikan semangat sehingga dapat memberikan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan Skripsi ini. 6. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma khususnya Angkatan 2011 dan teman penulis lain yang tidak dapat disebutkan satupersatu yang telah mendukung penulis dalam menyeleseaikan Skripsi ini. Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Segala kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh viii



DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL........................................................................................ i TITLE PAGE ................................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ..................................... v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................ vi INTISARI......................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii DAFTAR ISI .................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................ xvi DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Perumusan masalah .......................................................................... 2 1.2 Tujuan penelitian .............................................................................. 2 1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 2 1.4 Manfaat penelitian ............................................................................ 3 BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ............................... 4 x


2.1 Dasar Teori .................................................................................... 4 2.2 Tinjauan pustaka ........................................................................... 22 BAB III. PEMBUATAN ALAT ..................................................................... 25 3.1 Diagram alir pelaksanaan .............................................................. 25 3.2 Komponen-komponen mesin AC mobil ....................................... 26 3.3 Persiapan alat dan bahan ............................................................... 37 3.4 Langkah-Langkah pembuatan AC mobil ....................................... 38 BAB IV. METODE PENELITIAN ................................................................ 41 4.1 Benda uji ........................................................................................ 41 4.2 Skematik alat penelitian ................................................................. 41 4.3 Alat bantu penelitian ..................................................................... 42 4.4 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan ................................. 46 4.5 Cara mengolah data dan pembahasan ........................................... 46 4.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan .................................................... 47 BAB V. HASIL PENELITAIN DAN PEMBAHASAN ................................. 48 5.1 Data Hasil Percobaan .................................................................... 48 5.2 Perhitungan dan Pengolahan Data ................................................ 50 5.3 Hasil Perhitungan .......................................................................... 57 5.4 Pembahasan ................................................................................... 63

xi


BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 71 6.1 Kesimpulan .................................................................................. 71 6.2 Saran

...................................................................................... 72

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 73 LAMPIRAN

...................................................................................... 74

xii


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1

Skematik AC mobil ............................................................. 4

Gambar 2.2

Pemasangan AC pada mobil ................................................ 4

Gambar 2.3

Skematik komponen AC mobil ........................................... 6

Gambar 2.3

Kompresor jenis swash plate ............................................... 7

Gambar 2.5

Kompresor resipro (crank shaft) .......................................... 8

Gambar 2.6

Kompresor wobble plate ...................................................... 9

Gambar 2.7

Kondensor jenis pipa bersirip .............................................. 10

Gambar 2.8

Evaporator pipa bersirip ...................................................... 11

Gambar 2.9

Katup Ekspansi .................................................................... 11

Gambar 2.10

Kipas kondensor .................................................................. 12

Gambar 2.11

Receiver Drier ..................................................................... 13

Gambar 2.12

Blower/fan Evaporator ......................................................... 14

Gambar 2.13

Kopling Magnet ................................................................... 14

Gambar 2.14

Skema siklus kompresi uap ................................................. 15

Gambar 2.15

Siklus kompresi uap diagram P-h ............................................ 16

Gambar 2.16

Siklus kompresi uap pada diagram T-s ................................ 16

Gambar 2.17

P-h diagram refrigeran R134a.............................................. 21

Gambar 2.18

Refigeran R-134a ................................................................. 22

Gambar 3.1

Gambar diagram Langkah dan Pelaksanaan ........................ 25

Gambar 3.2

Komponen AC mobil ........................................................... 26

xiii


Gambar 3.3

Kompresor jenis swash plate ............................................... 27

Gambar 3.4

Kondensor ........................................................................... 28

Gambar 3.5

Katup Ekspansi .................................................................... 28

Gambar 3.6

Evaporator ........................................................................... 29

Gambar 3.7

Receiver/drier ..................................................................... 29

Gambar 3.8

Tabung berisi refrigeran R-134 a ......................................... 30

Gambar 3.9

Pengembang pipa ................................................................ 31

Gambar 3.10

Pemotong pipa .................................................................... 31

Gambar 3.11

Pompa vakum ..................................................................... 32

Gambar 3.12

Manifold gauge ................................................................... 32

Gambar 3.13

Plat besi ............................................................................... 33

Gambar 3.14

Sterefoam ............................................................................ 33

Gambar 3.15

Mesin Listrik ....................................................................... 34

Gambar 3.16

Adaptor ............................................................................... 35

Gambar 3.17

Kipas kondensor ................................................................. 35

Gambar 3.18

Blower ................................................................................. 36

Gambar 3.19

Fan/Kipas angin................................................................... 36

Gambar 3.20

Thermostat .......................................................................... 37

Gambar 3.21

Kabin ................................................................................... 37

Gambar 3.22

Rangkaian listrik adaptor – kipas kondensor ...................... 38

Gambar 3.23

Rangkaian listrik adaptor – blower ..................................... 38

xiv


Gambar 3.24

Tekanan normal pada pengujian alat ................................... 40

Gambar 4.1

Mesin AC mobil yang diteliti ............................................. 41

Gambar 4.2

Posisi alat ukur suhu pada skematik mesin AC mobil ........ 42

Gambar 4.3

Termokopel ......................................................................... 43

Gambar 4.4

Penampil suhu ..................................................................... 43

Gambar 4.5

Pengukur tekanan ................................................................ 43

Gambar 4.6

Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R-134a ........ 44

Gambar 4.7

Thermometer ....................................................................... 45

Gambar 4.8

Kabel roll ............................................................................ 45

Gambar 5.1

Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigerant R 134a diambil dari data menit (t) ke-75 ......................................... 54

Gambar 5.2

Hubungan kerja kompresor persatuan massa refrigerant dan waktu .................................................................................... 64

Gambar 5.3

Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator dan waktu ........................................................... 65

Gambar 5.4

Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor dan waktu .......................................................... 66

Gambar 5.5

Hubungan koefisien prestasi (COP) aktual dan waktu ........... 67

Gambar 5.6

Hubungan koefisien prestasi (COP) ideal dan waktu ............ 68

Gambar 5.7

Hubungan efisiensi dan waktu ............................................ 68

Gambar 5.8

Hubungan laju aliran massa refrigerant dan waktu ............. 79

xv


DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Tabel untukpengukuran suhu dan tekananl ................................... 46 Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1& P2) dan suhu (T1& T3)................ 48 Tabel 5.2 Nilai Entalpi (h) dalam satuan Btu/lb ............................................ 50 Tabel 5.3 Besar Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg ........................................... 52 Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1& P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) ...... 57 Tabel 5.5 Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil ................................... 59 Tabel 5.6 Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil ................................... 61

xvi


DAFTAR LAMPIRAN Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 1 (menit 3) ........................................... 74 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 2 (menit 6) ........................................... 74 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 3 (menit 15) ......................................... 75 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 4 (menit 18) ......................................... 75 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 5 (menit 27) ......................................... 76 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 6 (menit 30) ......................................... 76 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 7 (menit 33) ......................................... 77 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 8 (menit 39) ......................................... 77 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 9 (menit 42) ......................................... 78 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 10 (menit 51) ....................................... 78 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 11 (menit 54) ....................................... 79 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 12 (menit 60) ....................................... 79 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 13 (menit 63) ....................................... 80 xvii


Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 14 (menit 72) ....................................... 80 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 15 (menit 75) ....................................... 81 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 16 (menit 84) ....................................... 81 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 17 (menit 87) ....................................... 82 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 18 (menit 99) ....................................... 82 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 19 (menit 102) ..................................... 83 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 20 (menit 114) ..................................... 83 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 21 (menit 117) ..................................... 84 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 22 (menit 126) ..................................... 84 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 23 (menit 129) ..................................... 85 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 24 (menit 141) ..................................... 85 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 25 (menit 144) ..................................... 86 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 26 (menit 147) ..................................... 86

xviii


Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 27 (menit 156) ..................................... 87 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 28 (menit 159) ..................................... 87 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 29 (menit 168) ..................................... 88 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 30 (menit 171) ..................................... 88 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 31 (menit 174) ..................................... 89 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 32 (menit 183) ..................................... 89 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 33 (menit 186) ..................................... 90 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 34 (menit 198) ..................................... 90 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 35 (menit 201) ..................................... 91 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 36 (menit 210) ..................................... 91 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 37 (menit 213) ..................................... 92 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 38 (menit 222) ..................................... 92 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 39 (menit 225) ..................................... 93

xix


Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 40 (menit 234) ..................................... 93 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 41 (menit 237) ..................................... 94

xx


BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada era globalisai atau modern seperti sekarang ini, penggunaan AC pada kendaraan beroda empat, sudah merupakan hal yang tidak mengherankan lagi. Alat transportasi lain yang juga menggunakan AC adalah bis, kereta api, pesawat terbang dan kapal. Pemakain AC mobil sangatlah penting bagi pengendara maupun penumpang baik pada angkutan umum maupun mobil pribadi. Penggunaan AC mobil dapat memberikan kenyamanan dalam berkendara. Hal ini disebabkan karena suhu udara di dalam kabin dapat dikondisikan sesuai dengan yang diinginkan. Udara yang masuk ke dalam ruang mobil juga selalu bersih, jendela yang tertutup juga dapat memberikan keamanan karena poluusi, baud an udara kotor dapat dicegah. Pada zaman dahulu banyak mobil yang belum dilengkapi dengan AC sehingga untuk mengkondisikan udara dalam kabin mobil, pengendara harus membuka jendela kaca mobil supaya udara dapat terkondisi. Namun polusi debu dan pulusi bau serta polusi udara yang berasal dari luar tidak dapat terhindarkan. Seiring berkembangnya zaman, mobil dipasang AC. AC mobil adalah alat yang digunakan mengkondisikan udara dalam kabin mobil agar suhu udara kelembaban udara, kebutuhan oksigen dan kebersihan udara dapat terpenuhi seperti yang di inginkan. Dengan AC mobil, suhu udara di dalam kabin dapat dikondisikan dengan mudah sehingga keamanan serta kenyamanan dalam berkendara dapat dilakukan kapan saja. Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, perkembangan teknologi di bidang AC mobil juga semakin baik. Oleh karena itu penulis tertarik untuk mengetahui lebih dalam perihal mesin AC mobil. Bangkit dari hal ini ,penulis tertantang untuk melakukan penelitian tentang AC mobil yang biasa dipergunakan pada AC mobil yang ad di pasaran.

1


1.2 Perumusan masalah AC mobil yang ada di pasaran pada kenyataanya tidak mencantumkan informasi tentang karakteristik dari mesin AC nya seperti nilai COP dan nilai efisiensi . Informasi tentang COP dan efisiensi sangat penting bagi konsumen, untuk dapat memilih mobil dengan AC yang sesuai dengan seleranya. Bagaimanakah karakteristik AC pada mobil yang ada dipasaran ?

1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian tentang AC mobil dengan putaran kompresor 1200 rpm dan ukuran kabin 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m adalah : a. Merakit mesin AC yang dipergunakan pada mobil. b. Mengetahui karakteristik dari AC mobil, meliputi : 

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran



Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dalam kabin

1.4



Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran



Menghitung COPaktual dan COPideal



Efisiensi mesin AC mobil



Menghitung laju aliran refrigeran

Batasan - Batasan Batasan masalah yang diambil di dalam pembuatan peralatan penelitian ini

adalah : a. Refrigeran yang digunakan dalam AC mobil adalah R-134a. b. Mesin AC mobil bekerja dengan mempergunakan siklus kompresi uap. c. Komponen AC mobil terdiri dari komponen utama kompresor, kondensor, katup ekspansi, receiver drier, dan evaporator, menggunakan komponen standart yang ada di pasaran. d. Putaran kompresor

: 1200 rpm.

e. Dimensi kabin

: 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m, kabin terbuat dari kayu

triplek dengan tebal 3,5 mm. 2


f. Penggerak kompresor, mempergunakan motor listrik dengan daya 2 hp.

1.5

Manfaat Manfaat penelitian tentang karakteristik AC mobil adalah :

a. Dapat menambah ilmu pengetahuan dan kepustakaan seputar AC mobil. b. Membuat percontohan alat AC mobil dengan kontruksi sederhana sehingga mudah dalam pengamplikasianya yang dapat diterima oleh masyarakat Indonesia. c. Bagi mahasiswa, penelitian yang telah dilakukan dapat membantu pemahaman

tentang AC mobil yang lebih mendalam. d. Hasil penelitian memberikan gambaran tentang karakteristik AC mobil yang

ada di pasaran.

3


BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Dasar Teori 2.1.1 Definisi Mesin AC Mobil AC Mobil adalah alat yang digunakan pada kendaraan beroda empat, yang digunakan untuk mengkondisikan udara, meliputi suhu udara, kelembaban udara, kebutuhan udara segar dan kebersihan udara yang ada di dalam kabin mobil. Tujuan pemasangan AC pada mobil agar pengguna mobil atau penumpang mobil dapat merasakan kenyamanan dan kesejukan udara jika berada didalam ruang mobil.

Gambar 2.1 AC mobil (Sumber : http://topbengkel.blogspot.com/2011/11/image-series-car-airconditioner_10.html)

4


Gambar 2.2 AC mobil

(Sumber : http://repairpal.com/heating-ac)

Dengan adanya putaran kompresor yang digerakkan oleh motor bakar, kompresor bekerja menghisap gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran hisap. Kompresor kemudian memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap atau gas panas lanjut bertekanan tinggi dan besuhu tinggi refrigeran. Gas refrigeran yang bertekanan tinggi tersebut kemudian mengalir masuk ke kondensor dan refrigeran akan didinginkan oleh udara luar mesin AC mobil (panas berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya) sehingga suhunya menjadi turun mencapai suhu kondensasi dan wujudnya berubah menjadi cair (kondensasi atau mengembun) tetapi tekanannya tetap tinggi. Refrigeran cair yang bertekanan tinggi (tetapi suhunya telah rendah) ini selanjutnya mengalir ke dalam filter drier. Refrigeran cair kemudian masuk kedalam katup ekspansi, sehingga tekanannya turun drastis. Dari katup ekspansi, refigeran cair yang bertekanan dan

5


bersuhu rendah kemudian memasuki ruang evaporator. Di dalam evaporator refrigeran segera berubah wujud menjadi gas (menguap). Refrigeran dapat berubah wujud dari cair menjadi gas karena ada kalor yang mengalir ke evaporator dari lingkungan di sekitar evaporator. Seperti diketahui, suhu lingkungan evaporator lebih tinggi dari suhu evaporator. Mesin AC mobil yang dirancang di dalam penelitian ini menggunakan motor listrik (pengganti motor bakar) sebagai penggerak kompresor memiliki daya sebesar 2 hp, daya putaran sebesar 1200 rpm dan refrigeran yang digunakan adalah R-134a. refrigeran berfungsi sebagai fluida kerja yang mengalir pada tiap komponen utama dalam AC Mobil.

2.1.1

Komponen utama AC mobil dan siklus kompresi uap

2.1.2.1 Komponen utama AC mobil Komponen utama AC mobil dapat digolongkan menjadi komponen utama dan komponen tambahan

Gambar 2.3 Skematik komponen AC mobil Komponen utama AC mobil meliputi kompresor,kondensor, evaporator, dan katup ekspansi. a. Kompresor Kompresor adalah suatu alat dalam AC mobil yang cara kerjanya dinamis atau bergerak. Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan freon (dari tekanan

6


rendah ke tekanan tinggi). Kompresor bekerja menghisap sekaligus memompa refigeran sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refigeran. Kompresor yang sering dipakai pada AC mobil adalah: swash plate, resipro (crank shaft) dan wobble plate. Pada kompresor jenis swash plate, gerakan torak diatur oleh swash plate pada jarak tertentu dengan 6 atau 10 silinder. Ketika salah satu sisi pada torak melakukan langkah tekan, maka sisi yang lainnya melakukan langkah isap. Pada dasarnya, proses kompresi pada tipe ini sama dengan proses kompresi pada kompresor tipe crank shaft. Perbedaannya terletak pada adanya tekanan oleh katup isap dan katup tekan. Selain itu , perpindahan gaya pada tipe swash plate tidak melalui batang penghubung (connecting rod), sehingga getarannya lebih kecil.

Gambar 2.4 Kompresor jenis swash plate (Sumber : http://globaldensoproducts.com/climate-control/car-air-conditioningsystem/compressor/swash-plate-fixed-displacement-compressor/)

7


Selain kompresor swash plate terdapat juga kompresor resipro (crank shaft) dan wobble plate yang biasa digunakan dalam mesin AC mobil. Kompresor resipro (crank shaft) bekerja dengan memanfaatkan gerak putar dari mesin yang diterima oleh crank shaft kompresor. Di dalam kompresor gerak putar dari crank shaft diubah menjadi menjadi gerak bolak balik torak untuk menghisap dan memampatkan refrigerant. Prinsip kerja kompresor torak terdiri dari dua langkah, yaitu langkah hisap dan langkah kompresi. Saat langkah hisap torak bergerak turun dari titik mati atas ke titik mati bawah, volume silinder mengembang sehingga tekanan di dalam silinder turun atau terjadi kevakuman di dalam silinder. Akibatnya katup hisap membuka dan refrigeran masuk ke dalam silinder. Proses ini berlangsung sampai torak mencapai titik mati bawah.Pada langkah kompresi, torak bergerak naik dari titik mati bawah ke titik mati atas. Refrigeran mengalami pemampatan sehingga tekanan dan temperaturnya naik. Akibat tekanan refrigeran yang tinggi, katup hisap akan menutup dan katup buang membuka sehingga refrigeran keluar dan mengalir ke kondensor.

Gambar 2.5 Kompresor resipro (crank shaft) (Sumber : https://otogembel.files.wordpress.com/2012/09/bagian-bagiankompresor-resipro.png)

8


Sedangkan kompresor wobble plate adalah kompresor yangmempunyai sistem kerja sama dengan kompresor tipe swash plate. Namun dibandingkan dengan kompresor tipe swash plate, penggunaan kompresor tipe wobble plate lebih menguntungkan, diantaranya adalah kapasitas kompresor dapat diatur secara otomatis sesuai dengan kebutuhan beban pendinginan. Selain itu, pengaturan kapasitas yang bervariasi akan mengurangi kejutan yang disebabkan oleh kopling magnet (magnetic clutch). Cara kerjanya, gerakan putar dari poros kompresor diubah menjadi gerak bolak-balik oleh plat penggerak (drive plate) dan wobble plate dengan bantuan guide ball. Gerakan bolak-balik ini selanjutnya diteruskan ke torak melalui batang penghubung. Berbeda dengan jenis kompresor swash plate, kompresor jenis wobble plate hanya menggunakan satu torak untuk satu silinder. Meskipun jenis kompresor wobble plate mempunyai cara kerja dan konstruksi yang berbeda, namun pada prinsipnya sama, yaitu menekan refrigeran dan menghasilkan laju aliran massa refrigeran.

Gambar 2.6 Kompresor wobble plate (Sumber : https://otogembel.files.wordpress.com/2012/09/bagian-bagiankompresor-tipe-wobble-plate.png) Kompresor bekerja secara dinamis atau bergerak. Pergerakanya dengan menghisap sekaligus memompa udara sehingga terjadilah sirkulasi (perputaran) udara yang mengalir dari pipa‐pipa AC mobil. Fase refrigeran ketika masuk dan

9


keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas lanjut. Suhu gas refigeran keluar dari kompresor lebih tinggi dari suhu kerja kondensor.

b. Kondensor Kondensor adalah alat yang befungsi sebagai tempat kondensasi atau pengembunan freon. Pada kondensor berlangsung tiga proses utama yaitu proses penurunan suhu refigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh, proses dari gas jenuh ke cair jenuh, dan proses pendinginan lanjut. Proses pengembunan refrigeran dari kondisi gas jenuh ke cair jenuh berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap. Saat ketiga proses berlangsung,kondensor mengeluarkan kalor dari refrigeran ke udara lingkungan. Kalor yang dilepaskan kondensor dibuang keluar dan diambil oleh udara sekitar. Berdasarkan media pendinginannya, kondensor dibagi menjadi 3 macam, yaitu kondensor berpendingin air, kondensor berpendingin udara dan kondensor berpendingin air serta udara. Kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin kapasitas kecil adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa dengan bersirip. Pada umumnya jenis kondensor yang sering dipakai pada AC mobil adalah jenis pipa bersirip. Dan pada penelitian ini, kondensor yang digunakan adalah kondensor pipa bersirip.

Gambar 2.7 Kondensor jenis pipa bersirip (Sumber : http://www.carid.com/replace/a-c-condenser-mpn-cnddpi4011.html) c. Evaporator Evaporator adalah tempat terjadinya perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas (penguapan). Pada saat proses perubahan fase, diperlukan energy

10


kalor. Energi kalor diambil dari lingkungan evaporator. Untuk AC mobil, energi kalor diambil dari beban pendinginan di ruangan kabin mobil. Proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator yang banyak digunakan pada AC mobil adalah pipa bersirip.

Gambar 2.8 Evaporator pipa bersirip (Sumber : http://www.carid.com/auto7/ac-evaporator-core.html) d. Katup Ekspansi Katup ekspansi adalah salah satu alat ekspansi. Katup

ekspansi ini

mempunyai dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran dan untuk mengatur aliran refigeran ke evaporator. Katup ekspansi merupakan suatu pipa dan katup yang mempunyai diameter yang paling kecil jika dibandingkan dengan pipa‐pipa lainnya. Penurunan tekanan refrigeran dikarenakan adanya gesekan dengan bagian dalam katup ekspansi. Proses penurunan tekanan dalam katup ekspansi diasumsikan berlangsung pada entalpi konstan atau sering disebut isoenthalpy (proses yang ideal ). Pada saat refrigeran masuk ke dalam katup ekspansi, refrigeran berada dalam fase cair penuh,tetapi ketika masuk evaporator fase refrigeran berupa campuran fase cair dan gas.

11


Gambar 2.9 Katup Ekspansi (Sumber : http://www.asia.ru/en/ProductInfo/931301.html )

Komponen tambahan mesin AC mobil meliputi kipas kondensor, receiver drier, blower/fan, dan kopling magnet. a. Kipas kondensor Kipas kondensor adalah alat yang digunakan untuk membantu kondensor melepas kalor ke lingkungan sekitar.

Gambar 2.10 Kipas kondensor b. Receiver drier Receiver drier merupakan tabung penyimpan refrigerant cair, berisikan fiber dan desiccant (bahan pengering) untuk menyaring benda-benda asing dan uap air yang terikat pada sirkulasi refrigeran. Filter / receiver drier menerima cairan refrigeran bertekanan tinggi dari kondensor dan mengalirkan ke katup ekspansi (katup ekspansi). Filter / Reciever drier mempunyai 3 fungsi yaitu :

12


menyimpan refigeran, menyaring benda-benda asing dan uap air dan memisahkan gelembung gas dengan cairan refrigerant sebelum dimasukkan ke katup ekspansi. Receiver drier dilengkapi dengan filter, desiccant, sight glass dan fusible plug. Filter berfungsi membersihkan kotoran yang ada dalam refrigeran. Jika refrigeran kotor akan menyebabkan karat pada komponen-komponen pada sistem AC. Desiccant berfungsi untuk mencegah terjadinya pembekuan kotoran di dalam lubang katup ekspansi dan evaporator. Kotoran yang membeku tersebut menghambat aliran refrigeran, fusible plug berfungsi sebagai alat sebagai alat pengaman .Jika kondensor rusak atau beban pendinginan berlebihan, maka tekanan akan merusak komponen, dalam keadaan ini solderan khusus pada fusible plugmeleleh sehingga refrigeran dapat keluar. Dengan demikian, komponen tidak rusak dan solderan khusus tersebut meleleh pada suhu 950C sampai dengan 1000C.

Gambar 2.11 Receiver Drier (Sumber : http://www.autoatlanta.com/porscheparts/accessories.php?sec=Body&model=944%201982-85&subsec=A/Cand-Climate-Control) c. Blower/fan Blower/fan adalah alat untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator ke ruangan cabin mobil.

13


Gambar 2.12 Blower/fan Evaporator

d. Kopling Magnet Kopling magnet adalah alat yang berfungsi menghubungkan dan memutus kompresor dengan motor penggeraknya. Cara kerja kopling magnet : bila sakelar dihubungkan, magnet listrik akan menarik plat penekan sampai berhubungan dengan roda pulley dan poros kompresor terputar. Pada waktu sakelar diputuskan pegas plat pengembali akan menarik plat penekan sehingga putaran motor penggerak terputus dari poros kompresor (putaran mesin hanya memutar puli saja).

Gambar 2.13 Kopling Magnet (Sumber : http://medukasi.kemdikbud.go.id/online/2008/sistemac/komponen.html)

14


1.1.2.1 Siklus kompresi uap Dari sekian banyak sistem mesin refigerasi yang ada, jika kita lihat sistem refigerasi siklus kompresi uap yang paling banyak digunakan pada mesin AC mobil. Sistem refigerasi siklus kompresi uap ini memiliki empat komponen utamna yakni, kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator.

Gambar 2.14 Skema siklus kompresi uap Proses skema alir siklus kompresi uap (gambar 2.14) diagram: Panas dari lingkungan akan menguapkan refrigeran. Kemudian uap refrigeran akan dikompres oleh kompresor hingga mencapai tekanan kondensor, dalam kondensor uap refrigeran dikondensasikan dengan cara membuang panas dari uap refrigeran ke lingkungannya. Kemudian refrigeran akan kembali di teruskan ke dalam evaporator. Dalam diagram P-h siklus kompresi uap ideal dapat dilihat dalam gambar 2.14

15


Gambar 2.15 Siklus kompresi uap diagram P-h

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram T-s. Siklus kompresi uap pada Gambar 2.15, Gambar 2.16 tersusun dari beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses pendinginan dengan penurunan suhu, proses kondensasi, proses pendinginan

lanjut, proses ekspansi (proses

penurunan tekanan), evaporasi, dan proses pemanasan lanjut. Proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap : a. Proses kompresi (1-2) Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha

16


yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur lingkungan (refrigeran mengalami fasa superheated / gas panas lanjut). 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 2.15 dan Gambar 2.16. Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan, karena suhu refigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan. c. Proses kondensasi (2a-2b) Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-2b dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran 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 2.15 dan Gambar 2.16. Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan cair jenuh ke 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 2.1 dan Gambar 2.16. Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke katup ekspansi dan mengalami proses penurunan tekanan dan penurunan suhu. Sehingga suhu refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran berubah dari fase cair menjadi fase campuran : cair dan gas. f. Proses evaporasi (4-4a) 17


Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan di dinginkan sehingga fasa dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang tetap. g.

Proses pemanasan lanjut (4a-1) Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 dari Gambar 2.15 dan

Gambar 2.16. Pada saat refrigeran meninggalkan evaporator refrigeran kemudian mengalami proses pemanasan lanjut. Dengan adanya proses pemanasan lanjut fase refrigeran berubah dari fase gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Dengan demikian refrigeran sebelum masuk kompresor benar – benar dalam fase gas. Proses berlangsung pada tekanan konstan. 2.1.2.3 Rumus-Rumus Perhitungan Karakteristik Untuk Mesin Pendingin Dalam analisa unjuk kerja mesin AC mobil yang meliputi : kerja kompresor, kalor yang dilepas kondensor dalam persatuan massa refrigeran, kalor yang serap evaporator dalam persatuan massa refrigerant, COP aktual, COP ideal,

efisiensi dan laju aliran massa dihitung dengan mempergunakan

persamaan – persamaan yang data – datanya diperoleh dari p-h diagram. Persamaan perhitungan tersebut sebagai berikut:

a. Kerja kompresor Besarnya kerja kompresor dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) (2.1) Pada Persamaan (2.1) : kerja kompresor persatuan massa refrigeran : enthalpy saat masuk kompresor : enthalpy saat keluar kompresor

b. Kalor yang di lepas kondensor Kalor yang dilepas kondensor dapat di hitung dengan Persamaan (2.2)

18


(2.2) Pada Persamaan (2.2) : kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran : enthalpy saat keluar kondensor : enthalpy saat keluar kondensor

c. Kalor yang diserap evaporator Kalor yang diserap evaporator dapat di hitung dengan Persamaan (2.3) (2.3) Pada Persamaan (2.3) : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran : enthalpy saat keluar evaporator : enthalpy saat masuk evaporator

d. Coefficient Of Performance (COPaktual) COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari siklus refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin maka akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan antara dampak refrigerasi ( kompresor (

) dengan kerja

) dinyatakan dalam Persamaan (2.4) (2.4)

e. COP ideal (Coefficient Of Performance). Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat di hitung dengan persamaan (2.5) COP ideal

:

(2.5)

Pada Persamaan (2.5) COP ideal : koefisien prestasi maksimum AC mobill Te

: suhu evaporator

Tc

: suhu kondensor

19


f. Efisiensi AC mobil Besarnya efisiensi Mesin AC mobil dapat di hitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) Efisiensi :

(2.6)

Pada Persamaan (2.6) COPideal : koefisien prestasi maksimum AC mobil COPaktual : koefisien prestasi AC mobil

g. Laju aliran massa Laju aliran massa refrigerant dapat di hitung dengan Persamaan (2.7) ṁ

:

=

(2.7)

Pada Persamaan (2.7) ṁ

: laju aliran massa refrigeran

V

: voltase kompresor (v)

I

: Arus kompresor (ampere) : Daya kompresor

Dengan bantuan p-h diagram maka dapat diketahui nilai enthalpy dari setiap prosesnya. P-h diagram yang dipakai tergantung pada refrigeran yang dipakai. Pada penelitian ini digunakan p-h diagram untuk refrigeran 134a. p-h diagram untuk R134a dapat dilihat pada Gambar 2.17.

20


Gambar 2.17 P-h diagram refrigeran R-134a

2.1.2.4 Bahan Pendingin (refrigeran) Pada suatu sistem pendingin kompresi uap refrigeran adalah bagian yang penting dalam fluida yang digunakan. Refrigeran berfungsi sebagai cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan melepas kalor di kondensor. Refrigeran yang biasa digunakan pada mesin AC mobil. adalah R-134a karena tidak merusak lapisan ozon saat terjadi penguapan dan titik didih R-134a adalah -26.3°C dengan rumus molekul CH2FCF3. Syarat-syarat refrigeran Refrigeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut : -

Tidak beracun.

21


-

Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang dipakai pada

mesin

pendingin. -

Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak pelumas, udara dan sebagainya.

-

Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

-

Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar kalor yang diserap evaporator besar.

-

Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi.

Secara khusus sifat dari refrigeran R-134a adalah: -

Tidak mudah terbakar.

-

Tidak merusak lapisan ozon.

-

Tidak beracun, berwarna, dan berbau.

-

Memiliki kestabilan yang tinggi.

-

Berisi zeolite yang dapat menghilangkan uap air.

Gambar 2.18 Refigeran R-134a

2.1 Tinjauan Pustaka Anwar, K (2010), melakukan penelitian mengenai efek beban pendingin terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi, koefisien prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode

22


eksperimental dengan variasi beban pendingin. Beban pendingin yang diperoleh dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang pendingin. Pengambilan data dilakukan secara langsung pada unit pengujian mesin pendingin. Data dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan beban pendingin menghasilkan koefisien prestasi sistem pendingin berbentuk kurva parabola. Performa optimum pada pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan COP sebesar 2,64. Marindho (2014) telah melakukan pengujian kinerja HFC-134a refrigerant pada AC mobil sistem (percobaan statis) dengan variasi kecepatan motor. Pengujian unjuk kerja AC mobil (static experiment) menggunakan refrigerant HFC134a dengan variasi kecepatan motor, sistem pengkondisian udara yang digunakan saat ini pada mobil adalah sistem kompresi uap. Penelitian ini dilakukan dengan menguji HFC134a pada sistem AC mobil. Putaran kompresor dengan menggunakan variasi kecepatan motor pada 840 rpm, 1400 rpm, 1680 rpm, dan 1960 rpm. Hasil dari penelitian ini digunakan untuk memperoleh data unjuk kerja dari AC mobil. Berdasarkan analisa data dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut semakin tinggi putaran kompresor maka COP akan mengalami penurunan, begitu juga sebaliknya. Pada putaran 840 rpm dapat menghasilkan COP aktual = 3,509, pada putaran 1400 rpm dapat menghasilkan COP aktual = 3,139 pada putaran 1680 rpm dapat menghasilkan COP aktual 2,803 pada putaran 1960 rpm dapat mnghasilkan COP aktual = 2,635. Wilis,GR (2013), melakukan penelitian terhadap penggunaan refrigeran R22 dan R134a pada mesin pendingin. Metode yang digunakan adalah metode eksperimental dengan variasi refrigeran, yaitu dengan menggunakan refrigeran R22 dan R134a. Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh beberapa kesimpulan. Pertambahan beban berpengaruh pada naiknya kerja kompresi tetapi tidak diiringi kenaikan kapasitas evaporasi yang signifikan sehingga COP yang dihasilkan tiap penambahan beban mengalami penurunan. Penggunaan refrigeran

23


R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja mesin. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik daripada R134a, tetapi R22 tidak ramah lingkungan, sebaliknya, R134a lebih ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22. Yuswandi (2007) telah melakukan penelitian tentang pengujian unjuk kerja sistem AC mobil statik eksperimen menggunakan refrigerant CFC-12 dan HFC134a dengan variasi putaran (rpm) kompresor. Penelitian tersebut bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi putaran kompresor terhadap unjuk kerja dari sistem AC mobil. Peneliti memakai alat peraga mesin AC mobil yang telah dilengkapi dengan sensor temperatur dan tekanan. Komponen utama sistem AC mobil terdiri dari : kompresor, kondensor, receiver drier, katup ekspansi, dan evaporator. Fluida kerja yang digunakan yaitu refrigeran CFC-12 dan HFC-134a. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan putaran kompresor , yaitu 1000 rpm, 1200 rpm, 1500 rpm, 1800 rpm, dan 2000 rpm. Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi putaran kompresor maka COP akan mengalami penurunan. CFC-12 mempunyai COPcarnot, COPstandar, dan COPaktual yang lebih tinggi dibandingkan dengan HFC134a. Kapasitas refrigerasi dan kerja kompresi HFC-134a mempunyai nilai yang lebih besar dibandingkan CFC-12.

24


BAB III Metode Penelitian (Perancangan Pembuatan Alat) 3.1 Diagram Alir Penelitian Langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian tentang AC mobil ini mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada Gambar 3.1 Mulai

Persiapan komponen : motor listrik, kompresor, kondensor, evaporator, katup ekspansi, adaptor, kipas kondensor, blower evaporator dan ruang kabin.

Perakitan Komponen-Komponen AC mobil Proses pemvakuman

Pengisian Refrigerant R134a. Tidak baik Uji coba Baik

Pengambilan data P1, P2, T1, T3,Truang, I dan V Penggambaran siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk memperoleh h1, h2, h3, h4, Te dan Tc Pengolahan data Qin, Qout, Win, Copaktual, Copideal,efisiensi dan laju aliran massa Pembahasan, kesimpulan dan saran Selesai Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

25


3.2 Komponen-komponen mesin AC mobil Komponen utama AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah kompresor, kondensor, katup ekspansi, reciever drier, evaporator dan fluida kerja refrigeran R134a.

Gambar 3.2 komponen AC mobil a)

Kompresor Kompresor yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar

3.3. Spesifikasi kompresor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

26


Gambar 3.3 Kompresor jenis swash plate (Sumber : http://globaldensoproducts.com/climate-control/car-air-conditioningsystem/compressor/swash-plate-fixed-displacement-compressor/)

Jenis kompresor

: Swash Plate

Voltase

: 220 Volt

b) Kondensor Kondensor yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar 3.4 Spesifikasi kondensor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: Jenis

: Kondensor pipa bersirip

Bahan pipa

: Besi,

diameter

: 6 mm

Bahan sirip

: Besi,

jarak antar sirip

: 3 mm

Banyak sirip

: 1100

Ukuran

:pxlxt

= 50 cm x 40 cm x 3 cm

27


Gambar 3.4 Kondensor c)

Katup ekspansi Katup ekspansi yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada

Gambar 3.5 Spesifikasi katup ekspansi yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: Diameter katup ekspansi

: 0,028 inchi

Bahan katup ekspansi

: tembaga

Gambar 3.5 Katup Ekspansi

d) Evaporator Evaporator yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar 3.6

28


Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Bahan pipa evaporator

: tembaga,

Bahan sirip evaporator

: alumunium

Ukuran evaporator

:pxlxt

diameter

: 6 mm

= 30 cm x 10 cm x 5 cm

Gambar 3.6 Evaporator

e)

Receiver/Drier Receiver/Drier yang dipergunkan dalam penelitian ini seperti tersaji pada

Gambar 3.7 Spesifikasi receiver/drier yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Bahan tabung receiver/drier

: besi

Diameter

: 6 cm

Panjang (tinggi)

: 25 cm

Gambar 3.7 Receiver/drier

29


f)

Refrigeran R134a Refrigeran R134a dipergunakan sebagai fluida kerja AC mobil yang dibuat.

Dalam penelitian ini dipergunakan refrigeran R134a karena lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan jenis refrigeran lain yang tersedia dipasaran.

Gambar 3.8 Tabung berisi refrigeran R134a (sumber : http://www.indotrading.com)

3.2.1

Peralatan pendukung pembuatan AC mobil

a) Pengembang pipa (flaring tool) Flaring tool fungsinya untuk mengembangkan ujung pipa agar dapat disambung dengan sambungan berulir. Flaring tool terdiri dari 2 buah blok ini membentuk lubang dengan bermacam-macam ukuran pipa yang dapat diselipkan. Selain itu flaring tool juga mempunyai sebuah joke yang terdiri kaki-kaki yang dapat diselipkan pada blok yang mempunyai sebuah baut pada bagian atasnya dengan batang yang dapat diputar, sedangkan pada ujung lain pada bagian bawah diberi sebuah flare cone yang berbentuk kerucut dengan sudut 45° untuk menekan dan mengembangkan ujung pipa.

30


Gambar 3.9 Pengembang pipa b) Tube Cutter (alat pemotong pipa) Tube cutter fungsinya sebagai alat untuk memotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah pengelasan pada proses selanjutnya. Tidak membuat pipa menjadi bengkok.

Gambar 3.10 Pemotong pipa c) Pompa vakum Pompa vakum fungsinya untuk mengosongkan atau menghilangkan gasgas yang tidak perlu seperti udara dan uap air di dalam sistem mesin Ac mobil sebelum diisi freon sebagai fluida kerja. Hal ini dilakukan agar tidak mengganggu kerja mesin pendingin saat dioperasikan.

31


Gambar 3.11 Pompa vakum d) Manifold gauge Manifold gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigran baik pada saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Pada mesin pendingin ini dipasang 2 manifold gauge pada tekanan keluar kompresor dan tekanan masuk (isap) kompresor. Manifold gauge yang digunakan ada 2 jenis seperti pada Gambar 3.12. -

Tekanan 0-220 Psi (dipasang pada pipa masuk kompresor, berwarna biru).

-

Tekanan 0-500 Psi (dipasang pada pipa keluar kompresor, berwarna merah).

Gambar 3.12 Manifold gauge

32


e) Plat besi Plat besi memiliki fungsi sebagai kerangka dasar dalam pembuatan mesin AC mobil.

Gambar 3.13 Plat Besi

f) Sterefoam Sterefoam

mempunyai fungsi sebagai isolator, agar tidak terjadi

kebocoran beban pendinginan.

Gambar 3.14 Sterefoam g) Mesin Listrik Mesin listrik berfungsi sebagai penggerak kompresor atau digunakan sebagai pengganti engine/motor bakar pada mobil kenyataannya.

33


Gambar 3.15 Mesin Listrik Spesifikasi Motor Listrik yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikiut: Daya motor listrik

: 2 hp

Rpm motor listrik

: 1480 rpm

Voltase Motor listrik

: 220

h) Adaptor Adaptor mempunyai fungsi untuk merubah arus listrik dari AC menjadi DC karena motor listrik yang ada pada kipas kondensor dan blower evaporator mempergunakan arus DC. Spesifikasi adaptor yang dipergunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut: Arus

: 7,5 A

Voltase

: 12 volt

34


Gambar 3.16 Adaptor i) Kipas kondensor Kipas kondensor berfungsi untuk mengalirkan fluida udara melewati kondensor agar proses pelepasan kalor pada kondensor dapat dipercepat.

Gambar 3.17 Kipas Kondensor

j) Blower Blower digunakan untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator ke ruang kabin mobil.

35


Gambar 3.18 Blower k) Fan / Kipas angin Fan / Kipas angin berfungsi untuk membantru adaptor pada saat menggerakan kipas kondensor dan blower, agar panas adaptor dapat dibuang ke udara sekitar dengan bantuan fan tersebut.

Gambar 3.19 Fan / kipas angin l) Thermostat Thermostat berfungsi sebagai pengatur suhu pada evaporator, jika suhu evaporator sudah tercapai sesuai kebutuhan maka alat ini akan memutuskan arus listrik sehingga kopling magnet yang ada di kompresor lepas dan kompresor berhenti bekerja

36


Gambar 3.20 Thermostat m) Kabin (ruang AC mobil) Kabin ini berfungsi sebagai ruang pendinginan AC mobil yang terbuat dari triplek dan rangka kayu dan dilapisi dengan sterefoam. Ruang pendinginan ini memiliki ukuran p x l x t ( 1,5 m x 1.2 m x 1 m ).

Gambar 3.21 Kabin 3.3 Persiapan Alat dan Bahan Persiapan komponen harus dilakukan sebelum memulai tahap proses pembuatan AC mobil. Komponen yang harus dipersiapkan berupa komponenkomponen utama AC mobil (Kompresor, Evaporator, Katup ekspansi dan Kondensor) dan alat bantu yang diperlukan dalam pembuatan AC mobil. Hal ini sangat perlu dilakukan karena mempercepat dan mempermudagh proses selanjutnya dalam pembuatan AC mobil.

37


Setelah semua komponen-komponen disiapkan, maka akan dilanjutkan pada proses penyambungan komponen-komponen AC mobil.

3.4 Langkah-Langkah Pembuatan AC mobil Langkah-langkah pembuatan AC mobil dapat diketahui sebagai berikut: a. Proses pembuatan rangka AC mobil, kabin dan rangkaian kelistrikan Pada proses ini, rangka dan komponen AC mobil sudah terpasang dan rangka tersebut menggunakan plat besi seperti yang tertera pada Gambar 3.13. Kemudian pembuatan kabin dilakukan dengan meggunakan triplek dan kayu balok. Kabin dibuat dengan berukuran p x l x t ( 1,5 m x 1,2 m x 1 m ) dan diberi lapisan sterefoam pada bagian dalam ruang kabin tersebut agar dapat mengurangi terjadinya kebocoran dan memaksimalkan kerja pendinginan di dalam ruang kabin tersebut. Kemudian setelah kabin jadi, langkah selanjutnya ialah dalam hal kellistrikan, terutama pada kelistrikan untuk penggerak blower dan kipas kondensor yang belum dapat digunakan, sehingga perlu adanya perbaikan sistem kelistrikan pada rangkaian tersebut. Dalam melakukan perbaikan, diperlukan adaptor yang digunakan untuk menggerakan blower dan kipas kondensor. Adaptor tersebut dihubungkan ke blower dan kipas kondensor dengan menghubungkan kabel adaptor dengan kabel blower dan kipas kondensor.

Gambar 3.22 Rangkaian listrik adaptor – kipas kondensor

38


Gambar 3.23 Rangkaian listrik adaptor - blower

b. Proses pemasangan manifold gauge Proses

pemasangan

manifold

gauge

dilakukan

sebelum

proses

pemvakuman, dikarenakan jika proses pemasangan manifold gauge ini dilakukan stelah pemvakuman maka ini akan sia-sia saja karena akan timbul lagi udaraudara yang tidak diperlukan. Maka dari itu proses pemasangan manifold gauge dilakukan. Dalam pemasangan manifold gauge ini diperlukan pengembang pipa dan pemotong pipa karna manifold gauge akan disambungkan dengan kompresor dengan mengguanakan pipa yang terbuat dari alumunium, manifold gauge ini harus di sambungkan dengan kompresor karena memiliki fungsi untuk mendeteksi tekanan yang terjadi didalam kompresor AC mobil. c. Proses pemvakuman AC mobil Dalam proses pemvakuman ini diperlukan pompa vakum yang memiliki fungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Proses ini bertujuan untuk mengeluarkan udara-udara yang masih terjebak dalam saluran-pipa di AC mobil agar siklus AC mobil dapat bekerja dengan maksimal. d. Proses pengisisan Refigerant R134a Dalam proses ini diperlukan refigerant R134a sebagai fluida kerja AC mobil. Tekanan refigeran yang dimasukan dalam siklus AC mobil harus sesuai dengan standar kerja AC mobil agar dapat bekerja dengan maksimal. Pada saat pengisian refigeran ini sebaiknya mesin AC mobil dilanyakan, yang diharapkan adalah agar refgeran dapat terisi penuh di semua komponen AC mobil dan bersirkulasi dengan baik.

39


e. Proses pengujian AC mobil Dalam proses ini seluruh komponen harus sudah jadi dan sudah terpasang dengan benar dan refigeran sudah terisi dengan baik. Kemudian mesin AC mobil ini di nylakan dan ditunggu kira-kira 30-60 menit. Bila terjadi bunga es pada evaporator dan katup ekspansi yang menghubungkan antara evaporator dan katup ekspansi serta tekanan pada manifold gauge cenderung konstan, maka AC mobil sudah siap digunakan untuk diambil data.

Gambar 3.24 Tekanan normal pada pengujian alat

40


BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Mesin yang diteliti Mesin yang diteliti merupakan AC mobil dengan siklus kompresi uap hasil rangkaian sendiri dengan komponen standar dari AC mobil yang tersedia di pasaran. AC mobil yang dirangkai menggunakan daya motor listrik 2 hp dan dengan putaran kompresor sebesar 1200 rpm.

Gambar 4.1 Mesin AC mobil yang diteliti

4.2

Skematik Mesin AC mobil yang Diteliti Gambar 4.2 adalah skematik AC mobil yang diteliti. Dalam skematik ini

ditentukan posisi titik – titik yang akan dipasang alat ukur dengan siklus kompresi uap yang sudah dirangkai.

41


Gambar 4.2 Posisi alat ukur suhu dan tekanan pada skematik mesin AC mobil

Keterangan untuk Gambar 4.2 : Titik 1 : tempat pemasangan alat ukur termokopel 1 (T1) dan tekanan (P1) Titik 2 : tempat pemasangan alat ukur tekanan (P2) Titik 3 : tempat pemasangan alat ukur termokopel 2 (T3)

4.3 Alat Bantu Penelitian Proses penelitian AC mobil ini membutuhkan alat – alat yang digunakan dalam pengujian AC mobil. Alat – alat bantu tersebut adalah :

a. 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 memperlihatkan nilai suhu yang diukur.

42


Gambar 4.3 Termokopel

Gambar 4.4 Penampil suhu

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

Gambar 4.5 Pengukur tekanan

c. P-h diagram R134a P-h diagram ini berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap mesin pendingin. Dengan p-h diagram , dapat diketahui nilai enthalpi disetiap titik yang diteliti (h1, h2, h3 dan h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) .

43


Gambar 4.6 Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R134a.

d. Alat pengukur suhu ruangan (Thermometer) Thermometer berfungsi untuk mengetahui suhu ruangan yang ada di dalam kabin atau ruang yang akan didinginkan.

Gambar 4.7 Thermometer

44


e. Kabel roll Kabel roll adalah alat yang berfungsi untuk menghubungkan sumber listrik ke sejumlah alat listrik maupun elektronik.

Gambar 4.8 Kabel roll

4.4 Cara mendapatkan data suhu dan tekanan pada titik yang telah ditentukan Untuk mendapatkan data suhu pada 2 titik (T1 dan T3) dan data tekanan pada 2 titik (P1 dan P2) pada Gambar 4.1 dipergunakan alat ukur termokopel dan alat ukur tekanan. Pengukuran suhu dan pengukuran tekanan dilakukan setiap 3 menit sekali. Hanya saja, ketika suhu udara di ruang kabin sudah mencapai 210C kopling magnet denngan otomatis sudah terputus. Tabel 4.1 Tabel untuk pengukuran suhu dan tekanan

Waktu t

T1

T3

P1

P2

(menit)

(oC)

(oC)

(psia)

(psia)

1

3

...

...

...

2

6

...

...

3

15

...

...

No

V

I

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

45


4.6 Cara mengolah data dan pembahasan Prosedur pengolahan data : a. Setelah semua data suhu ( T1, T3) dan tekanan (P1, P2) pada setiap titik diperoleh maka langkah selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus kompresi uap pada P – h diagram untuk mendapatkan nilai entalpi (h1, h2, h3, h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) dan suhu refrigeran keluar kompresor (T2). b.

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

aktual

AC mobil, efisiensi AC mobil dan laju aliran massa

refrigerant. c. Perhitungan dan pengolahan data dapat menggunakan persamaan – persamaan yang ada seperti Persamaan (2.1) untuk menghitung kerja kompresor, Persamaan (2.2) untuk mehitung energi kalor yang dilepas kondensor, Persamaan (2.3) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator, Persmaan (2.4) untuk mehitung COPaktual, Persamaan (2.5) untuk menghitung COPideal, Persamaan (2.6) untuk menghitung efisiensi AC mobil dan persamaan (2.7) untuk menghitung laju aliran massa refrigeran. d. Hasil – hasil perhitungan kemudian digambarkan dalam bentuk grafik terhadap waktu. e. Hasil – hasil penggambaran dalam bentuk grafik tersebut kemudian dilakukan pembahasan. Pembahasan dilakukan dengan mempertimbangkan hasil – hasil penelitian sebelumnya atau hasil penelitian orang lain. Juga harus memperhatikan tujuan – tujuan penelitian yang sudah ditentukan.

46


4.7 Cara mendapatkan kesimpulan Kesimpulan dapat diperoleh dari pembahasan hasil penelitian yang sudah dilakukan. Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari penelitian.

47


BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 5.1. Data Hasil Percobaan Data hasil percobaan untuk nilai tekanan refrigeran (P1 & P2) dan suhu refrigeran (T1 & T3) pada titik-titik yang telah ditentukan pada waktu tertentu, disajikan pada Tabel 5.1. Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 & P2) dan suhu (T1 & T3) No

Waktu t

P1

P2

T1

T3

(menit)

(Psia)

(Psia)

(oC)

(oC)

1

3

34,0

177,7

22,05

2

6

35,0

177,2

3

15

34,7

4

18

5

V

I

27,85

220

5,49

18,23

27,38

220

5,57

169,2

20,43

28,73

220

5,58

35,5

170,2

20,80

29,83

220

5,60

27

34,0

155,7

20,58

28,98

220

5,55

6

30

34,0

167,7

20,58

29,40

220

5,69

7

33

35,6

179,7

22,18

26,28

220

4,86

8

39

34,7

171,0

21,00

29,40

220

5,54

9

42

35,2

174,2

21,75

29,40

220

5,55

10

51

34,7

174,2

20,38

30,88

220

5,73

11

54

34,1

172,7

22,63

28,58

220

5,74

12

60

35,5

174,7

20,50

30,53

220

5,66

13

63

35,3

176,7

20,40

30,55

220

5,59

14

72

34,2

177,0

20,35

30,70

220

5,70

15

75

34,5

165,2

21,23

31,75

220

5,79

16

84

35,0

171,2

20,58

29,88

220

5,61

17

87

35,7

179,0

20,90

29,98

220

5,75

18

99

36,0

173,0

23,30

32,13

220

5,64

48


Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 & P2) dan suhu (T1 & T3) lanjutan No

Waktu t

P1

P2

T1

T3

(menit)

(Psia)

(Psia)

(oC)

(oC)

19

102

35,5

176,5

23,38

20

114

34,5

180,5

21

117

34,5

22

126

23

V

I

32,08

220

5,65

21,15

32,08

220

5,73

179,5

19,38

32,18

220

5,75

34,5

174,7

21,18

30,80

220

5,62

129

35,7

176,5

20,25

30,98

220

5,63

24

141

36,0

178,1

21,80

30,88

220

5,71

25

144

35,2

181,5

20,65

32,28

220

5,70

26

147

34,5

179,0

20,38

30,33

220

5,65

27

156

35,5

177,0

21,13

30,53

220

5,76

28

159

35,0

177,7

21,70

32,83

220

5,74

29

168

34,7

178,2

20,70

33,85

220

5,72

30

171

35,2

178,5

21,53

32,15

220

5,67

31

174

35,5

176,2

21,33

29,48

220

5,69

32

183

35,2

176,0

20,28

28,20

220

5,70

33

186

35,2

178,5

18,63

30,00

220

5,72

34

198

35,0

178,7

19,05

28,28

220

5,76

35

201

35,5

181,0

18,50

28,70

220

5,72

36

210

35,0

176,5

19,03

28,83

220

5,75

37

213

35,2

178,7

19,48

29,90

220

5,75

38

222

35,5

178,7

21,35

29,33

220

5,76

39

225

35,2

178,2

21,18

31,78

220

5,68

40

234

35,5

182,5

20,15

29,00

220

5,83

41

237

35,7

178,0

19,58

28,75

220

5,81

Keterangan : -

P1

: Tekanan refrigeran saat masuk kompresor (Psia).

49


-

P2

: Tekanan refrigeran saat keluar kompresor (Psia).

-

T1

: Suhu refrigeran saat masuk kompresor (oC).

-

T3

: Suhu refrigeran saat masuk katup ekspansi (oC).

5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data. Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh dan dengan menggambarkan nya pada diagram P-h dapat ditentukan besarnya entalpi (h). Pada penelitian ini dipergunakan diagram P-h R134a. Besar nilai entalpi (h) disetiap titik 1,2,3,4 dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.2. Tabel 5.2 Nilai entalpi (h) dalam satuan Btu/lb No

Waktu t

h1

h2

h3

h4

(menit)

(Btu/lb)

(Btu/lb)

1

3

116

138

41

41

2

6

115

138

40

40

3

15

116

138

40

40

4

18

116

138

41

41

5

27

116

137

40

40

6

30

112

135

40

40

7

33

112

134

40

40

8

39

111

134

40

40

9

42

111

133

40

40

10

51

111

133

41

41

11

54

112

136

40

40

12

60

112

135

41

41

13

63

114

138

41

41

14

72

115

139

41

41

15

75

116

139

41

41

16

84

114

138

40

40

17

87

114

138

40

40

(Btu/lb) (Btu/lb)

50


Tabel 5.2 Nilai entalpi (h) dalam satuan Btu/lb lanjutan No

Waktu t

h1

h2

h3

h4

(menit)

(Btu/lb)

(Btu/lb)

18

99

113

138

41

41

19

102

114

139

41

41

20

114

114

139

41

41

21

117

113

138

41

41

22

126

114

138

41

41

23

129

113

138

41

41

24

141

114

138

41

41

25

144

113

138

41

41

26

147

113

138

40

40

27

156

115

139

40

40

28

159

115

139

41

41

29

168

115

139

42

42

30

171

114

138

41

41

32

174

114

139

40

40

33

183

112

138

40

40

34

198

113

138

40

40

35

201

111

138

40

40

36

210

112

138

40

40

37

213

113

138

41

41

38

222

112

138

40

40

39

225

113

138

41

41

40

234

113

138

40

40

41

237

113

138

40

40

(Btu/lb) (Btu/lb)

51


Dalam perhitungan ini , besar entalpi (h) dinyatakan dalam satuan Standar Internasional yaitu kJ/kg (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg). Besar nilai konversi entalpi setiap titik 1,2,3,4 dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.3. Tabel 5.3 Besar entalpi (h) dalam satuan kJ/kg No

Waktu t

h1

h2

h3

h4

(menit)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

1

3

269,8

321,0

95,4

95,4

2

6

267,5

321,0

93,0

93,0

3

15

269,8

321,0

93,0

93,0

4

18

269,8

321,0

95,4

95,4

5

27

269,8

318,7

93,0

93,0

6

30

260,5

314,0

93,0

93,0

7

33

260,5

311,7

93,0

93,0

8

39

258,2

311,7

93,0

93,0

9

42

258,2

309,4

93,0

93,0

10

51

258,2

309,4

95,4

95,4

11

54

260,5

316,3

93,0

93,0

12

60

260,5

314,0

95,4

95,4

13

63

265,2

321,0

95,4

95,4

14

72

267,5

323,3

95,4

95,4

15

75

269,8

323,3

95,4

95,4

16

84

265,2

321,0

93,0

93,0

17

87

265,2

321,0

93,0

93,0

18

99

262,8

321,0

95,4

95,4

19

102

265,2

323,3

95,4

95,4

20

114

265,2

323,3

95,4

95,4

21

117

262,8

321,0

95,4

95,4

52


Tabel 5.3 Besar entalpi (h) dalam satuan kJ/kg lanjutan No

Waktu t

h1

h2

h3

h4

(menit)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

22

126

265,2

321,0

95,4

95,4

23

129

262,8

321,0

95,4

95,4

24

141

265,2

321,0

95,4

95,4

25

144

262,8

321,0

95,4

95,4

26

147

262,8

321,0

93,0

93,0

27

156

267,5

323,3

93,0

93,0

28

159

267,5

323,3

95,4

95,4

29

168

267,5

323,3

97,7

97,7

30

171

265,2

321,0

95,4

95,4

31

174

265,2

323,3

93,0

93,0

32

183

260,5

321,0

93,0

93,0

33

186

260,5

321,0

93,0

93,0

34

198

262,8

321,0

93,0

93,0

35

201

258,2

321,0

93,0

93,0

36

210

260,5

321,0

93,0

93,0

37

213

262,8

321,0

95,4

95,4

38

222

260,5

321,0

93,0

93,0

39

225

262,8

321,0

95,4

95,4

40

234

262,8

321,0

93,0

93,0

41

237

262,8

321,0

93,0

93,0

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai enthalpi dapat dilihat dari diagram tekanan entalpi pada jenis refrigeran R-134a. Dari diagram dapat dilihat nilai h1 saat menit ke-75 adalah 116 Btu/lb. Dalam perhitungan satuan h dinyatakan dalam kJ/kg jadi nilai h1 =116 Btu/lb = 269,82 kJ/kg (116 Btu/lb x 2,326 kJ/kg).

53


Keterangan dari diagram P-h pada Gambar 5.1 : h1= 269,82 kJ/kg

h3 = 95,37 kJ/kg

h2 = 323,31 kJ/kg

h4 = 95,37 kJ/kg

Gambar 5.1 Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigeran R 134a diambil dari data menit (t) ke-75

54


1) Kerja Kompresor persatuan massa refrigeran (Win) Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang dihasilkan oleh AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.1) : Win

= h2-h1 = 323,31kJ/kg – 269,82 kJ/kg = 53,5 kJ/kg

Maka kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 53,50 kJ/kg (pada saat t = 75 menit) 2) Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas Kondensor (Qout) Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.2) : Qout

= h2-h3 = 323,31/kg – 95,37 kJ/kg = 227,9 kJ/kg

Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 227,95 kJ/kg (pada saat t = 75 menit) 3) Kalor yang diserap evaporator (Qin) Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.3) : Qin

= h1-h4 = 269,82 kJ/kg – 95,37 kJ/kg = 174,5 kJ/kg

55


Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 174,45 kJ/kg (pada saat t = 75 menit) 4) COP aktual COPaktual dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari mesin AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) :

COPaktual =

=

=

= 3,26 Maka COP aktual AC mobil sebesar 3,26 (pada saat t = 75 menit)

5) COP ideal Untuk menghitung performance ideal pada AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat menggunakan Persamaan (2.5) COP ideal = = = 5,45 Maka COP ideal AC mobil sebesar 5,45 (pada saat t =75 menit) 6) Efisiensi (η) Untuk mendapatkan efisiensi AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6)

56


Efisiensi η = η=

x 100% x 100%

η = 57,78% Maka efisiensiη AC mobil sebesar 57,78% (pada saat t=75 menit) 7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ) Untuk mendapatkan besarnya laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.7) ṁ

= = = 0.01 kg/s

Maka laju aliran massaAC mobil sebesar 0,01 kg/s (pada saat t = 75 menit)

5.3. Hasil Perhitungan Hasil perhitungan secara keseluruhan dari waktu (t) 0 menit sampai (t) 240 menit untuk nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout), kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin), COP

aktual,

COP

ideal,

efisiensi dan laju

aliran massa dari AC mobil disajikan pada Tabel 5.5 dan Tabel 5.6 Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1 & P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) No

Waktu t

P1

P2

T1

T3

Te

Tc

(menit)

(Psia)

(Psia)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

1

3

34,0

177,7

22,05

27,85

-7,2

38,9

2

6

35,0

177,2

18,23

27,38

-6,1

42,8

3

15

34,7

169,2

20,43

28,73

-6,7

40,0

4

18

35,5

170,2

20,80

29,83

-5,0

40,6

5

27

34,0

155,7

20,58

28,98

-7,2

36,1

57


Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1 & P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) lanjutan No

Waktu t

P1

P2

T1

T3

Te

Tc

(menit)

(Psia)

(Psia)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

6

30

34,0

167,7

20,58

29,40

-7,2

39,4

7

33

35,6

179,7

22,18

26,28

-4,4

44,4

8

39

34,7

171,0

21,00

29,40

-6,7

43,3

9

42

35,2

174,2

21,75

29,40

-5,0

43,3

10

51

34,7

174,2

20,38

30,88

-6,7

43,3

11

54

34,1

172,7

22,63

28,58

-7,2

42,2

12

60

35,5

174,7

20,50

30,53

-6,1

42,2

13

63

35,3

176,7

20,40

30,55

-6,1

44,4

14

72

34,2

177,0

20,35

30,70

-7,2

45,0

15

75

34,5

165,2

21,23

31,75

-6,7

40,6

16

84

35,0

171,2

20,58

29,88

-6,7

42,2

17

87

35,7

179,0

20,90

29,98

-6,7

45,6

18

99

36,0

173,0

23,30

32,13

-6,1

43,3

19

102

35,5

176,5

23,38

32,08

-6,7

46,1

20

114

34,5

180,5

21,15

32,08

-7,2

46,7

21

117

34,5

179,5

19,38

32,18

-7,2

46,1

22

126

34,5

174,7

21,18

30,80

-7,2

43,9

23

129

35,7

176,5

20,25

30,98

-7,2

44,4

24

141

36,0

178,1

21,80

30,88

-6,1

44,4

25

144

35,2

181,5

20,65

32,28

-6,7

47,2

26

147

34,5

179,0

20,38

30,33

-7,2

45,6

27

156

35,5

177,0

21,13

30,53

-6,7

43,9

28

159

35,0

177,7

21,70

32,83

-6,7

44,4

29

168

34,7

178,2

20,70

33,85

-7,2

45,6

30

171

35,2

178,5

21,53

32,15

-6,7

45,6

31

174

35,5

176,2

21,33

29,48

-6,7

43,9

58


Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1& P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) lanjutan No

Waktu t

P1

P2

T1

T3

Te

Tc

(menit)

(Psia)

(Psia)

(oC)

(oC)

(oC)

(oC)

32

183

35,2

176,0

20,28

28,20

-6,7

43,3

33

186

35,2

178,5

18,63

30,00

-6,7

45,6

34

198

35,0

178,7

19,05

28,28

-6,7

45,6

35

201

35,5

181,0

18,50

28,70

-6,1

46,7

36

210

35,0

176,5

19,03

28,83

-6,7

43,9

37

213

35,2

178,7

19,48

29,90

-6,7

45,6

38

222

35,5

178,7

21,35

29,33

-6,1

45,6

39

225

35,2

178,2

21,18

31,78

-6,7

45,6

40

234

35,5

182,5

20,15

29,00

-6,1

46,7

41

237

35,7

178,0

19,58

28,75

-6,1

45,0

Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil

No

Kerja

Kalor yang diserap

Kalor yang

Waktu t

Kompresor

evaporator

(menit)

(Win)

(Qin)

(Qout)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

dilepas kondensor

COP aktual

1

3

51,2

174,5

225,6

3,4

2

6

53,5

174,5

227,9

3,3

3

15

51,2

176,8

227,9

3,5

4

18

51,2

174,5

225,6

3,4

5

27

48,8

176,8

225,6

3,6

6

30

53,5

167,5

221,0

3,1

7

33

51,2

167,5

218,6

3,3

8

39

53,5

165,1

218,6

3,1

9

42

51,2

165,1

216,3

3,2

10

51

51,2

162,8

214,0

3,2

11

54

55,8

167,5

223,3

3,0

59


Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil lanjutan No

Waktu t

Kerja

Kalor yang diserap

Kalor yang

(menit)

Kompresor

evaporator

(Win)

(Qin)

(Qout)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

dilepas kondensor

COP aktual

12

60

53,5

165,1

218,6

3,1

13

63

55,8

169,8

225,6

3,0

14

72

55,8

172,1

227,9

3,1

15

75

53,5

174,5

227,9

3,3

16

84

55,8

172,1

227,9

3,1

17

87

55,8

172,1

227,9

3,1

18

99

58,2

167,5

225,6

2,9

19

102

58,2

169,8

227,9

2,9

20

114

58,2

169,8

227,9

2,9

21

117

58,2

167,5

225,6

2,9

22

126

55,8

169,8

225,6

3,0

23

129

58,2

167,5

225,6

2,9

24

141

55,8

169,8

225,6

3,0

25

144

58,2

167,5

225,6

2,9

26

147

58,2

169,8

227,9

2,9

27

156

55,8

174,5

230,3

3,1

28

159

55,8

172,1

227,9

3,1

29

168

55,8

169,8

225,6

3,0

30

171

55,8

169,8

225,6

3,0

31

174

58,2

172,1

230,3

3,0

32

183

60,5

167,5

227,9

2,8

33

186

60,5

167,5

227,9

2,8

34

198

58,2

169,8

227,9

2,9

35

201

62,8

165,1

227,9

2,6

36

210

60,5

167,5

227,9

2,8

60


Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil lanjutan No Waktu t (menit)

Kerja

Kalor yang diserap

Kalor yang

Kompresor

evaporator

(Win)

(Qin)

(Qout)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

dilepas kondensor

COP aktual

37

213

58,2

167,5

225,6

2,9

38

222

60,5

167,5

227,9

2,8

39

225

58,2

167,5

225,6

2,9

40

234

58,2

169,8

227,9

2,9

41

237

58,2

169,8

227,9

2,9

Tabel 5.6. Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil No

Waktu t (menit)

COP ideal

Efisiensi (η)

Laju aliran massa (ṁ)

(%)

(kg/s)

1

3

5,77

59,11

0,02

2

6

5,46

59,70%

0,02

3

15

5,71

60,50%

0,01

4

18

5,89

57,92%

0,01

5

27

6,14

58,97%

0,03

6

30

5,70

54,93%

0,02

7

33

5,50

59,54%

0,01

8

39

5,33

57,92%

0,01

9

42

5,55

58,17%

0,02

10

51

5,33

59,70%

0,02

11

54

5,38

55,78%

0,02

12

60

5,52

55,87%

0,01

13

63

5,28

57,58%

0,02

61


Tabel 5.6. Hasil perhitungan karakteristik AC mobil lanjutan No

Waktu t (menit)

COP ideal

Efisiensi (η)

Laju aliran massa (ṁ)

(%)

(kg/s)

14

72

5,09

60,55%

0,02

15

75

5,64

57,78%

0,01

16

84

5,45

56,57%

0,01

17

87

5,10

60,42%

0,02

18

99

5,40

53,33%

0,02

19

102

5,05

57,83%

0,01

20

114

4,93

59,17%

0,02

21

117

4,99

57,76%

0,02

22

126

5,20

58,46%

0,01

23

129

5,15

55,96%

0,01

24

141

5,28

57,58%

0,02

25

144

4,95

58,24%

0,02

26

147

5,04

57,95%

0,01

27

156

5,27

59,29%

0,01

28

159

5,21

59,14%

0,02

29

168

5,04

60,37%

0,02

30

171

5,10

59,61%

0,01

31

174

5,27

56,16%

0,01

32

183

5,33

51,96%

0,01

33

186

5,10

54,27%

0,02

34

198

5,10

57,22%

0,02

35

201

5,06

51,97%

0,01

36

210

5,27

52,54%

0,01

37

213

5,10

56,44%

0,01

38

222

5,17

53,58%

0,02

62


Tabel 5.6. Hasil perhitungan karakteristik AC mobil lanjutan No

Waktu t (menit)

COP ideal

Efisiensi (η)

Laju aliran massa (ṁ) (kg/s)

39

225

5,10

56,44%

0,02

40

234

5,06

57,71%

0,01

41

237

5,22

55,89%

0,01

5.4. Pembahasan Dari hasil penelitian, diperoleh informasi bahwa mesin AC mobil dapat bekerja dengan baik dan dalam kondisi yang baik (kompresor tidak bocor, kondensor berfungsi dengan baik, kipas kondensor berfungsi dengan baik, katup ekspansi bekerja dengan baik, evaporator berfungsi dengan baik, blower bekerja dengan baik) dan mampu menghasilkan data yang baik. Hasil dari pengambilan data dapat digambarkan pada P-h diagram dan membentuk siklus kompresi uap dengan proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. Suhu kerja kondensor yang dihasilkan lebih tinggi dari suhu lingkungan, dengan rata-rata sekitar 43,9oC dan suhu kerja evaporator lebih rendah dari suhu udara ruangan di dalam ruang kabin mobil, denan rata-rata sekitar -6,6oC. Dari hasil penelitian, diperoleh informasi bahwa pada siklus kompresi uap yang dihasilkan terdapat proses pemanasan lanjut dan proses pendinginan lanjut. Kondisi ini memberikan keuntungan. Karena dengan adanya proses pemanasan lanjut dan proses pendinginan lanjut, kedua proses ini dapat menaikkan nilai COP dan efisiensi dari mesin AC mobil. Demikian juga kondisi refrigeran ketika masuk kompresor benar-benar dalam keadaan gas, sehingga proses kompresi dapat berjalan ideal dan tidak merusak kompresor. Kondisi refrigeran ketika masuk katup ekspansi juga dalam keadaan benar-benar cair, sehingga proses masuknya refrigeran ke katup ekspansi mudah. Dari hasil perhitungan diperoleh informasi bahwa besar Win, Qin, Qout, dan COP dari mesin AC mobil dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dari waktu ke waktu memiliki nilai yang berbeda-beda. Gambar grafik hasil

63


perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Gambar 5.2, Gambar 5.3, Gambar 5.4, Gambar 5.5, Gambar 5.6, Gambar 5.7, Gambar 5.8.

100

Win kJ/kg

90 80 70 60 50 40 30 20 0

50

100

150

200

250

Waktu t, menit Gambar 5.2 Hubungan kerja kompresor persatuan massa refrigeran dan waktu Gambar 5.2 memperlihatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dari waktu ke waktu. Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran terendah sebesar 48,8 kJ/kg dan nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran tertinggi sebesar 62,8 kJ/kg. Rata-rata nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran dari t = 3 menit sampai t = 240 menit sebesar 56,05 kJ/kg. Nilai kerja kompresor saat stabil = 56,05 kJ/kg (saat stabil = rata-rata). Kerja kompresor berubah pada setiap menit, hal ini kemungkinan terjadi karena kerja kopling magnet yang selalu memutus dan menghubungkan pada kompresor. Semakin

besar

kerja

kompresor

maka

kebutuhan

energi

yang

dipergunakan juga semakin besar. Hal ini berarti bahan bakar yang dipergunakan untuk mobil ber AC tersebut semakin boros.

64


400 350

Qin kJ/kg

300 250

200 150 100 0

50

100

150

200

250

Waktu t, menit Gambar 5.3 Hubungan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dan waktu. Gambar 5.3 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) dari waktu ke waktu. Nilai kalor terendah yang diserap evaporator adalah 162,8 kJ/kg dan nilai kalor tertinggi yang diserap evaporator adalah sebesar 176,7 kJ/kg. Rata-rata nilai kalor persatuan massa refrigeran yang diserap adalah sebesar 169,6 kJ/kg.Nilai kalor yang diserap evaporator saat stabil = 169,6 kJ/kg (saat stabil = rata-rata). Pengambilan data yang dilakukan, membuat kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator cenderung tidak konstan. Hal ini kemungkinan dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) yang tidak konstan. Semakin besar nilai Qin, berarti besarnya energi kalor yang diserap evaporator dalam persatuan massa refrigeran dari dalam kabin semakin besar. Hal ini berarti bahwa semakin besar nilai Qin, suhu ruangan kabin akan cepat diperoleh seperti yang diinginkan. Kalor yang diserap oleh evaporator meliputi kalor sensibel dan kalor laten. Kalor sensibel di peroleh dari manusia yang ada dalam ruang kabin, konduksi melalui dinding plat, konduksi melalui kaca, radiasi dan udara luar yang masuk. Sedangkan kalor laten hanya diperoleh dari manusia dan udara luar yang masuk ke dalam ruang kabin. 65


400

Qout kJ/kg

350

300

250

200

150 0

50

100

150

200

250

Waktu t, menit

Gambar 5.4 Hubungan kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dan waktu. Gambar 5.4 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout) dari waktu ke waktu. Nilai kalor persatuan massa refrigeran terendah yang dilepas kondensor adalah 213,9 kJ/kg dan nilai kalor persatuan massa refrigeran tertinggi yang dilepas kondensor adalah sebesar 230,2 kJ/kg. Rata-rata nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor adalah sebesar 225,6 kJ/kg.Nilai kalor yang dilepas kondensor saat stabil = 225,6 kJ/kg (saat stabil = rata-rata). Nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor berubah pada setiap menit. Hal ini sesuai dengan perubahan yang terjadi pada kompresor dan evaporator.

66


Karena kalor yang di lepas kondensor merupakan jumlah energi atau kerja yang diberikan kompresor ditambah dengan besarnya energi kalor yang diserap evaporator dalam persatuan massa refrigeran.

10 9 8

COPaktual

7

6 5 4 3 2 1 0 0

50

100 150 Waktu t, menit

200

250

Gambar 5.5 Hubungan koefisien prestasi COP aktual dan waktu Gambar 5.5 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi COP aktual dari waktu ke waktu. Nilai COPaktual terendah sebesar 2,63 dan nilai COPaktual tertinggi adalah sebesar 3,45. Rata-rata nilai COP

aktual

adalah sebesar 3,04. Nilai COPaktual saat

stabil = 3,04 (saat stabil = rata-rata). Perubahan kerja kompresor juga berpengaruh pada koefisien prestasi COPaktual.

67


10 9 8 7

COPideal

6 5 4 3 2 0

50

100

150

200

250

Waktu t, menit Gambar 5.6 Hubungan koefisien prestasi COP ideal dan waktu Gambar 5.6 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi COPideal dari waktu ke waktu. Nilai COPideal terendah adalah 4,93dan nilai COPideal tertinggi adalah sebesar 6,14. Rata-rata nilai COPideal adalah sebesar 5,30. Nilai COPideal saat stabil = 5,30 (saat stabil = rata-rata).

100,% 90,%

Efisiensi (%)

80,% 70,% 60,% 50,% 40,% 30,% 20,% 0

50

100

150

200

250

Waktu t, menit Gambar 5.7 Hubungan efisiensi dan waktu

68


Gambar 5.7 memperlihatkan efisiensi dari waktu ke waktu. Nilai efisiensi terendah adalah 51,96% dan nilai efisiensi tertinggi adalah sebesar 60,55%. Ratarata efisiensi adalah sebesar 57,31%.Nilai efisiensi saat stabil = 57,31% (saat stabil = rata-rata). Perubahan kerja kompresor yang semakin berat oleh karena transfer kalor yang terjadi,

sistem perpipaan yang ditekuk sehingga ada

kemungkinan aliran refrigeran pada pipa tidak sempurna dan ruang pendingin (kabin) yang terbuat dari triplekmasih memiliki cacat / lubang kecil, tidak dapat tertutup secara sempurna. Dan hal inilah yang kemungkinan menyebabkan efisiensi mesin AC mobil tidak dapat 100% karena pengaruh kerja kompresor. Efisiensi yang tidak maksimal juga dapat disebabkan karena ketidak cocokan antara spesifikasi komponen mesin yang dipergunakan dengan putaran kompresor yang dipilih.

0,10

Laju aliran massa kg/s

0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0

50

100

150

200

250

Waktu t, menit Gambar 5.8 Hubungan laju aliran massa refrigeran dan waktu

Gambar 5.8 memperlihatkan laju aliran massa dari waktu ke waktu. Nilai laju aliran massa terendah 0,01 kg/s dan nilai laju aliran masa tertinggi adalah sebesar 0,03 kg/s. Rata-rata laju aliran massa adalah sebesar 0,02 kg/s.Nilai laju aliran massa saat stabil = 0,02 kg/s (saat stabil = rata-rata). Tertutupnya

69


evaporator oleh butiran air yang membeku, mengakibatkan laju aliran massa menurun sesuai dengan kerja kompresor yang terjadi. Uap air yang membeku dan menebal pada bagian dalam evaporator dapat menghalangi transfer kalor. Uap air yang membeku menghalangi kinerja evaporator

sehingga kalor yang diserap evaporator semakin kecil. Akibatnya

kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran juga semakin kecil. Hal ini mengakibatkan menurunnya koefisien prestasi mesin baik, aktual maupun ideal dan juga menurunnya laju aliran massa dan efisiensi.

70


BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Dari pengujian mesin AC mobil, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : a. Mesin AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap telah berhasil dirakit baik dan dapat diambil datanya dengan suhu kerja kondensor rata-rata sekitar 43,8oC dan suhu kerja evaporator rata-rata sekitar -6,5oC. b. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran terendah sebesar 48,85 kJ/kg, dan tertinggi sebesar 62,80 kJ/kg, pada saat stabil sebesar 56,05 kJ/kg. c. Kalor per satuan massa refrigeran yang diserap evaporator terendah sebesar 168,82 kJ/kg, dan tertinggi yang diserap evaporator sebesar 176,78 kJ/kg, pada saat stabil sebesar 169,63 kJ/kg. d. Kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor terendah sebesar 213,99 kJ/kg, dan tertinggi yang dilepas kondensor sebesar 230,27 kJ/kg, pada saat stabil sebesar 225,68 kJ/kg. e. COPaktual terendah mesin AC mobil sebesar 2,63,dan tertinggi sebesar 3,45, pada saat stabil sebesar 3,04. f. COPideal mesin AC mobil terendah sebesar 4,93,dan tertinggi sebesar 6,14 pada saat stabil sebesar 5,30. g. Efisiensi mesin AC mobil terendah sebesar 51,96% ,tertinggi sebesar 60,55%, pada saat stabil sebesar 57,31%. h. Laju aliran massa terendah adalah 0,01 kg/s, tertinggi sebesar 0,03 kg/s, pada saat stabil sebesar 0,02 kg/s. 6.2 Saran. Beberapa saran yang dapat disampaikan terkait dengan penelitian ini :

71


a.

Pengaturan kopling magnet sebaiknya dilakukan secara otomatis. Agar supaya bila suhu pada ruang kabin sudah tercapai (21oC), kopling magnet dapat secara otomatis memutus aliran listrik pada kopiling magnet yang ada di kompresor kemudian kompresor berhenti bekerja, dan pada saat suhu ruang kabin mulai naik (23oC), kopling magnet dapat secara otomatis akan menghubungkan aliran listrik padakopling magnet untuk menggerakan kompresor kembali.

b.

Waktu pengambilan data sebaiknya tidak terlalu lama, cukup membutuhkan waktu sekitar 50 menit karena sudah stabil.

c.

Pengambilan data sebaiknya menggunakan arduino supaya lebih teliti dalam pengambilan data.

d.

Pengaturan rpm kompresor sebaiknya dengan menggunakan perubahan frekuensi listrik supaya rpm yang dihasilkan lebih akurat dan tidak membutuhkan waktu yang lama dalam mengubah rpm kompresor.

72


DAFTAR PUSTAKA Anwar, K., 2010 , Efek Beban Pendinginnan Terhadap Performa Sistem Mesin Pendingin, Jurnal Teknik Mesin, 8.hal.203 – 204. Marindho, D.C., 2014, Pengujian Kinerja HFC-134a Refrigerant pada AC Mobil Sistem (Percobaan Statis) dengan Variasi Kecepatan Motor, Kudus. Maclaine, I.L., 2004, Usage and risk hydrocarbon refrigerants in motor cars for Australia and the United States, Sydney. Wilis, GR., 2013, : Melakukan penelitian terhadap penggunaan refrigeran R22 dan R134a Pada Mesin Pendingin, Jurnal Teknik Mesin, 8.hal.125 – 235. Yuswandi, A., 2007, Pengujian Unjuk Kerja Sistem AC Mobil Statik Eksperimen Menggunakan Refrigeran CFC-12 dan HFC-134a Dengan Variasi Putaran (RPM) Kompresor, Surakarta.

73


LAMPIRAN Data 1 (menit 3)

Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 1 (menit 3) Data 2 (menit 6)


74




75




76


Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 7 (menit 33) Data 8 (menit39)


77




78




79




80




81




82




83




84




85




86




87




88




89




90




91




92




93


Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram P-h. Data 41 (menit 237)

94

KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN KOMPRESOR 1200 RPM SKRIPSI

Recommend Documents