PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

KARAKTERISTIK MESIN FREEZER DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 190 CM

TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh: STEFANUS TRI NUGROHO NIM : 095214033

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2013

i


THE CHARACTERISTICS OF A FREEZER MACHINE WITH A 190 CM CAPILLARY PIPE

FINAL PROJECT Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Academic Engineering degree in Mechanical Engineering Study Program

By: STEFANUS TRI NUGROHO Student Number : 095214033

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2013

ii


iii UNIVERSITY SANATA DHARMA


iv


v


vi


ABSTRAK Teknologi mesin freezer saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup, namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial yang menunjang kehidupan manusia. Mesin Pembeku (freezer, ice maker, cold storage, dll) dipergunakan untuk membekukan bahan bahan yang ada didalamnya. Dengan kondisi yang beku, buah buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama. Tujuan dari penelitian ini adalah : (a) membuat mesin freezer (b) menghitung kerja kompresor mesin freezer persatuan massa refrigeran (c) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap mesin freezer (d) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas mesin freezer (e) menghitung COP. Penelitian dilakukan di laboratorium. Mesin freezer yang dipergunakan dalam penelitian memakai siklus kompresi uap. Mesin freezer menggunakan pipa kapiler dengan panjang pipa kapiler 190 cm. Daya kompresor sebesar 115 W. Evaporator dan kondenser yang digunakan adalah komponen standar dari mesin freezer berdaya 115 W. Data-data penelitian yang diambil pada penelitian meliputi suhu dan tekanan pada mesin freezer. Nilai- nilai entalpi diambil dari P-h diagram yang didasarkan nilai suhu dan tekanan dari hasil penelitian. Perhitungan kalor yang diserap evaporator, kalor yang dibuang kondenser dan kerja kompresor serta COP didasarkan pada entalpi yang diperoleh. Penelitian memberikan hasil (a) mesin freezer sudah berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. (b) kerja kompresor persatuan massa refrigeran pada saat nilainya tetap dengan harga Win sebesar 54 kJ/kg, pada t=360 menit. (c) Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada saat nilainya tetap dengan harga Qin sebesar 144 kJ/kg, pada t=360 menit. (d) Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada saat nilainya tetap dengan harga Qout sebesar 198 kJ/kg, pada t=330 menit. (e) COP yang dihasilkan pada saat nilainya tetap dengan harga COP sebesar 2,67 kJ/kg, pada t=360 menit. Kata Kunci : kompresi uap, mesin freezer, COP, kondensor, evaporator.

vii


KATA PENGANTAR

Puji syukur atas berkah dan rahmat Tuhan Yang Maha Sempurna, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Penulis merasa bahwa penelitian yang sedang di lakukan merupakan penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan langsung cara pembuatan dari awal, pengambilan data, pemahaman tentang prinsip kerja alat, dan solusi yang tepat terhadap masalah yang dihadapi. Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Karakteristik Mesin Freezer Dengan Panjang Pipa Kapiler 190 cm ” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1.

Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2.

Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin dan sekaligus sebagai dosen pembimbing Tugas Akhir.

3.

Wibowo Kusbandono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik yang telah membimbing saya selama kuliah.

4.

Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma. viii


ix


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 ABSTRAK .......................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii DAFTAR ISI .......................................................................................................

x

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................

1

1.l Latar Belakang ....................................................................................

1

1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................

3

1.3 Batasan Masalah..................................................................................

4

1.4 Manfaat Penelitian ..............................................................................

4

BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA...................................

5

2.1 Dasar Teori .........................................................................................

5

2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................ 21 BAB III. PEMBUATAN ALAT DAN METODE PENELITIAN .................... 22 x


3.l Pembuatan Alat ................................................................................... 22 3.2 Metodologi Penelitian ......................................................................... 30 BAB IV. HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 33

4.1 Hasil Penelitian ................................................................................... 33

4.2 Perhitungan ......................................................................................... 38 4.3 Pembahasan ......................................................................................... 42 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 46 5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 46

5.1 Saran ................................................................................................... 46

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 48 LAMPIRAN

xi


DAFTAR TABEL Tabel 4.1.

Tekanan masuk kompresor ( P1 ) dan tekanan keluar kompresor ( P2 ) ...........................................

Tabel 4.2.

33

Suhu masuk kompresor ( T1 ) dan Suhu keluar Kompresor ......................................................... 34

Tabel 4.3.

Suhu masuk kondensor ( T2 ) dan Suhu keluar kondensor ( T3 ) ................................................ 35

Tabel 4.4.

Suhu masuk evaporator ( T4 ) dan Suhu evaporator ..................................................................... 36

Tabel 4.5.

Nilai entalpi ............................................................................ 37

Tabel 4.6.

Energi yang diserap evaporator persatuan massa ....................................................................

38

Tabel 4.7.

Kerja kompresor ..................................................................... 39

Tabel 4.8.

Energi yang dilepas kondensor persatuan massa ....................................................................

Tabel 4.9.

40

COP......................................................................................... 41

xii


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1.

Freezer .....................................................................................

6

Gambar 2.2.

Kompresor Hermetik .................................................................. 7

Gambar 2.3.

Condenser ...............................................................................

8

Gambar 2.4.

Filter ........................................................................................

9

Gambar 2.5.

Pipa Kapiler .............................................................................

9

Gambar 2.6.

Evaporator Plat ....................................................................... 10

Gambar 2.7.

Perpindahan Kalor Konduksi .................................................. 11

Gambar 2.8.

Perpindahan Kalor Konveksi .................................................. 11

Gambar 2.9.

Skematik Mesin Freezer Siklus Kompresi Uap ............................................................. 14

Gambar 2.10.

Diagram P-h ............................................................................ 15

Gambar 3.1.

Kompresor ............................................................................... 22

Gambar 3.2.

Kondenser ................................................................................ 23

Gambar 3.3.

Pipa kapiler .............................................................................. 24

Gambar 3.4.

Evaporator................................................................................ 25

Gambar 3.5.

Filter ........................................................................................ 25

Gambar 3.6.

Tube cutter .............................................................................. 26

Gambar 3.7.

Pelebar Pipa ............................................................................ 26

Gambar 3.8.

Pompa Vakum ......................................................................... 27

Gambar 3.9.

Manifold Gage ......................................................................... 28

Gambar 3.10.

Alat Las Tembaga ................................................................... 28 xiii


Gambar 3.11.

Bahan Las ................................................................................ 29

Gambar 3.12.

Spiral ........................................................................................ 29

Gambar 3.13.

Mesin Freezer .......................................................................... 31

Gambar 3.14.

Posisi Pemasangan Alat Ukur .................................................. 32

Gambar 4.1.

Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dari t= 30 sampai t= 480 menit .................... 42

Gambar 4.2.

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dari t= 30 sampai t= 480 menit ............................................... 43

Gambar 4.3.

Energi kalor yang dilepas condenser persatuan massa refrigeran dari t= 30 sampai t= 480 menit .................... 44

Gambar 4.4.

Hubungan COP terhadap waktu dari t=30 sampai t=480 menit.................................................................. 45

xiv

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Sistem refrigerasi sangat menunjang peningkatan kualitas hidup manusia. Kemajuan dalam bidang refrigerasi akhir-akhir ini adalah akibat dari perkembangan sistem kontrol yang menunjang kinerja dari sistem refrigerasi. Aplikasi dari sistem refrigerasi tidak terbatas, tetapi yang paling banyak digunakan adalah untuk pengawetan makanan dan pendingin, misalnya lemasi es, freezer, cold strorage, air conditioner/AC Window, AC split dan AC mobil. Dengan perkembangan teknologi saat ini, refrigeran (bahan pendingin) yang di pasarkan dituntut untuk ramah lingkungan, disamping aspek teknis lainnya yang diperlukan. Apapun refrigeran yang dipakai, semua memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, oleh karena itu diperlukan kebijakan dalam memilih refrigeran yang paling aman berdasarkan kepentingan saat ini dan masa yang akan datang. Semua mesin pendingin tersebut sebagian besar mempergunakan mesin pendingin siklus kompresi uap. AC dipergunakan orang untuk mendinginkan udara di dalam ruangan agar orang yang berada di dalam ruangan mendapatkan kondisi udara yang nyaman, meliputi suhu, kelembaban, disribusi, dan kebersihan udara. Dengan adanya AC di dalam ruangan, diharapkan orang yang tinggal di dalam ruangan AC tersebut akan merasa nyaman. Jika AC dipergunakan di dalam ruang kerja di kantor, diharapkan orang dapat bekerja secara optimal. Tetapi jika AC di pergunakan di


dalam alat transportasi (mobil, bis, kereta api, dan lain-lain) diharapkan orang orang yang berada di dalamnya dapat menikmati perjalanan dengan nyaman. Kulkas dipergunakan orang untuk mendinginkan seperti : sayur mayur, daging, minuman, buah-buahan, telur dan lain-lain. Dengan adanya kulkas diharapkan sayur mayur, daging, telur, buah buahan tidak cepat busuk atau dengan kata lain menjadi awet. Karena bahan bahan tersebut mampu bertahan dalam beberapa hari, ibu rumah tangga tidak direpotkan, misalnya untuk pergi ke pasar setiap hari. Dengan adanya kulkas, orang juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar. Mesin Pembeku (freezer, ice maker, cold storage, dan lain-lain) dipergunakan untuk membekukan bahan bahan yang ada didalamnya. Dengan adanya mesin pembeku orang dapat membekukan air menjadi es, daging segar menjadi daging beku, maupun bahan makanan yang lain. Dengan kondisi yang beku, buah-buahan, dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama, bahkan sampai beberapa bulan. Hal ini memberi keuntungan dalam hal pengiriman buahbuahan, bahan makanan dan daging dari satu tempat ke tempat lain dalam waktu yang cukup lama. Dengan adanya mesin pembeku orang dapat membuat es dengan kapasitas produksi seperti yang diinginkan. Untuk kapasitas kecil dan cepat orang dapat mempergunakan ice maker. Mesin pendingin juga mempunyai peranan penting dalam pelaksanaan olahraga ice skating. Lantai es yg dipergunakan dalam arena olah raga ice skating adalah hasil pembekuan air oleh mesin pendingin. Dengan adanya mesin pendingin, olahraga ice skating dapat dimungkinkan dilakukan dimana saja dan 2


kapan saja. Tidak harus berada ditempat yang bermusim salju. Mesin pendingin pembuat

es

juga

dapat

dipergunakan

untuk

membuat

tempat-tempat

hiburan/wisata dengan nuansa musim salju. Mengingat peranan mesin pendingin yang sangat penting di saat sekarang ini, maka penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami, dan mengenal kerja mesin pendingin terutama freezer beserta dengan karakteristik freezer. Caranya adalah dengan membuat freezer dan mendapatkan karakteristik dari freezer tersebut, meskipun dengan kapasitas ukuran freezer untuk rumah tangga.

1.2 Tujuan penelitian Tujuan penelitian di dalam penelitian ini adalah : a.

Membuat freezer siklus kompresi uap standar yang dipergunakan untuk membekukan air.

b.

Mendapatkan karakteristik freezer yang dibuat: 1. Mendapatkan besarnya energi kalor persatuan masa yang dihisap evaporator dari waktu ke waktu. 2. Mendapatkan besarnya energi kalor persatuan masa yang dilepas kondenser dari waktu ke waktu. 3. Mendapatkan besarnya kerja kompresor dari waktu ke waktu. 4. Mendapatkan nilai COP mesin pendingin dari waktu ke waktu.

1.3 Batasan masalah Batasan masalah yang di ambil dalam penelitian ini adalah :

3


a.

Freezer yang dirancang menggunakan kompresor dengan daya 1/6 PK atau 115 W.

b.

Freezer yang dirancang menggunakan panjang pipa kapiler 190 cm, diameter standar 0,110 inch.

c.

Refrigeran yang dipergunakan dalam freezer : R134a

d.

Evaporator yang dipergunakan merupakan evaporator jenis plat.

e.

Kondenser yang digunakan menggunakan kondenser dengan pipa U yang berjumlah 10 lekukan yang berbentuk U.

f.

Beban pendinginan pada percobaan yang dilakukan menggunakan air. Volume air sebesar 0,5 liter, kondisi awal air mempunyai suhu 27,2 ⁰C.

1.4 Manfaat penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : a.

Mempunyai pengalaman dalam pembuatan freezer dengan siklus kompresi uap ukuran rumah tangga.

b.

Mampu memahami karakteristik freezer dengan siklus kompresi uap.

c.

Hasil penelitian dapat digunakan sebagai sumber referensi bagi para peneliti lain.

4


BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori 2.1.1. Freezer Pada saat ini, dibanyak tempat banyak ditemui mesin pendingin, seperti : di dalam rumah tangga, di dalam toko/mall, di rumah sakit, di kantor kantor, di industri, di tempat hiburan, di berbagai alat transportasi, dan lain lain. Ada mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan, membekukan dan ada juga yang dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara. Beberapa contoh mesin yang berfungsi mendinginkan dan membekukan adalah : kulkas, freezer, ice maker, cold storage, show chase, dispenser, AC (Air Conditioner), dan lain-lain. Pada dasarnya prinsip kerja dari freezer adalah memanfaatkan sifat dari gas freon yang suhunya akan menjadi rendah bila tekanannya juga rendah. Kompresor memompakan gas freon dengan tekanan yang tinggi dan temperatur yang tinggi. Lalu gas freon dikirim ke kondenser untuk dibuang kalornya agar freon dapat berubah bentuk menjadi cair akan tetapi tekanannya masih tinggi. Freon cair ini terus masuk ke pipa kapiler dengan terlebih dahulu disaring dari kemungkinan kotoran yang ikut terbawa. Dari pipa kapiler ini freon cair diuapkan oleh evaporator. Didalam evaporator tekanan dan temperature freon rendah sekali sehingga freon kembali ke dalam bentuk gas. Freon yang telah berbentuk gas ini akan masuk ke saluran hisap untuk disirkulasikan ulang oleh kompresor.


Gambar 2.1 Freezer

2.1.2. Komponen-komponen utama dari freezer. Dibawah ini akan dijelaskan secara rinci komponen-komponen utama dari freezer : a.

Kompresor Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan sebagai penekan gas

freon sehingga tekanannya menjadi tinggi. Kompresor hermetic (welded compressor) merupakan jenis kompresor dimana antara kompresor dan motor listriknya menjadi satu kesatuan. Kompresor hermetic banyak diaplikasikan pada mesin pendingin berskala kecil (Kulkas, Freezer, AC Split dan AC Windows). Kompresor hermetic digerakkan menggunakan motor listrik, motor listrik terdiri dari kumparan elemen tembaga yang disusun sedemikian rupa mengelilingi magnet. Apabila kumparan tersebut dialiri listrik maka akan menyebabkan magnet berputar.

6


Dudukan pada Kompresor hermetic terbuat dari karet yang diharapkan dapat meredam getaran yang ditimbulkan dari putaran motor listrik maupun kompresornya. Oli sebagai pelumas maupun pendingin dimasukkan pada sisi dalam kompresor, pada bagian tersebut terjadi pencampuran antara oli dengan refrigeran, dan sebagian oli ikut bersirkulasi dalam sistem refrigerasi kompresi uap.

Gambar 2.2 Kompresor Hermetic

Bila kumparan motor listrik dialiri tegangan listrik maka akan timbul medan magnet yang menyebabkan poros magnet berputar, gerak rotasi putaran poros tersebut akan dirubah menjadi gerak translasi pada torak kompresor. Akibat adanya gerak translasi piston akan menghisap refrigeran dan melakukan proses kompresi (pada saat piston melakukan gerak hisap maka katup hisap akan 7


membuka dan katup buang akan menutup, demikan juga sebaliknya saat piston melakukan gerak kompresi maka katup hisap akan tertutup dan katup buang akan membuaka).

b.

Kondenser Kondenser adalah alat untuk membuat kondensasi bahan pendingin gas

dari kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi atau alat penukar kalor (Heat Exchanger) untuk mengkondisi gas menjadi zat cair. Untuk penempatanya sendiri, kondenser ditempatkan diluar ruangan yang sedang didinginkan, agar dapat membuang panasnya keluar. Kondenser merupakan jaringan pipa yang berfungsi sebagai pengembunan. Refrigeran yang yang dipompakan dari kompresor akan mengalami penekanan sehingga mengalir ke pipa kondenser, kemudian mengalami pengembunan. Dari sini refrigeran yang sudah mengembun dan menjadi zat cair akan mengalir menuju pipa evaporator.

Gambar 2.3 Kondenser c.

Filter Filter (saringan) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa aliran

bahan pendingin yang keluar setelah melakukan sirkulasi agar tidak masuk 8


kedalam pipa kapiler dan kompresor. Selain itu, bahan pendingan yang akan disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor lebih maksimal.

Gambar 2.4 Filter

d.

Pipa kapiler Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai

dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran memasuki pipa kapiler tersebut dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari gesekan dan percepatan refrigeran. Diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan berdasarkan kapasitas pendinginan, kondisi operasi dan jumlah refrigeran dari mesin refrigerasi yang bersangkutan.

Gambar 2.5 Pipa Kapiler 9


e.

Evaporator Plat (Plate-Surface Evaporator) Evaporator plat adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau

keseluruhan sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap. Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar panas, bagian evaporasi (tempat di mana cairan mendidih lalu menguap), dan pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke dalam kondenser (untuk diembunkan/kondensasi) atau ke peralatan lainnya.

Gambar 2.6 Evaporator plat 2.1.3. Perpindahan Kalor Konduksi dan Konveksi a.

Perpindahan Kalor Konduksi Perpindahan kalor konduksi dapat berlangsung pada benda padat, cair dan

gas. Untuk perpindahan kalor konduksi pada zat cair dan gas, syaratnya adalah dalam keadaan yang diam.

10


Gambar 2.7 Perpindahan kalor konduksi

b.

Perpindahan Kalor Konveksi Perpindahan kalor konveksi terjadi pada fluida yang mengalir (zat cair dan

gas). Perpindahan kalor konveksi tidak dapat berlangsung pada benda padat. Perpindahan kalor konveksi ada 2 macam : konveksi paksa dan konveksi bebas. Konveksi paksa terjadi jika aliran fluida yang mengalir dikarenakan ada peralatan bantu yang memaksa fluida mengalir, sedangkan konveksi bebas, tidak ada peralatan bantu yang mengalirkan fluida. Aliran fluida pada konveksi bebas terjadi karena ada perbedaan kerapatan.

Gambar 2.8 Perpindahan kalor konveksi

11


2.1.4. Refrigeran Refrigeran merupakan bahan pendingin atau fluida yang digunakan untuk menyerap panas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi), sehingga refrigeran dapat dikatakan sebagai pemindah panas dalam sistem pendingin. Adapun pengertian lainnya adalah Refrigerasi atau pendinginan merupakan proses pengambilan atau pengeluaran kalor dari suatu materi atau ruangan dan mempertahankan keadaannya sedemikian rupa sehingga temperaturnya lebih rendah dari pada lingkungan sekitarnya. Pada refrigerator, refrigerant yang ideal sekurang-kurangnya mengikuto sifat-sifat sebagai berikut : 1.

Tidak beracun, berwarna dan berbau.

2.

Bukan termasuk bahan yang mudah terbakar.

3.

Bukan penyebab korosif.

4.

Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor.

5.

Memiliki struktur kimia yang stabil.

6.

Memiliki titik didih yang rendah.

7.

Memiliki tingkat penguapan yang rendah.

8.

Memiliki harga yang relatif murah. Sifat-sifat di atas jarang sekali di jumpai pada refrigeran yang mempunyai

sifat secara mutlak memuaskan untuk semua sistem pendingin. R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik, tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil.

12


2.1.5. Beban Pendinginan dan Proses Perubahan fase Beban pendinginan adalah besarnya kalor total yang dihisap evaporator dari lingkungannya ketika mesin pendingin bekerja merupakan besar beban pendingin. Perhitungan beban pendingan sebagai berikut : Beban pendinginan dibedakan atas beban laten dan beban sensibel. Berikut akan di jelaskan mengenai beban laten, dan juga beban sensibel :

a.

Beban laten Beban laten adalah besarnya energi yang dihisap evaporator yang berasal

dari perubahan fase media yang didinginkan (proses pembekuan). Persamaan yang dipergunakan : Qlaten = m x c …………………………………...……………………………(2.1) Pada persamaan (2.1) : m

: masa zat.

c

: kalor laten zat.

b.

Beban sensibel Beban sensibel adalah besarnya energi yang dihisap evaporator yang

berasal dari penurunan suhu media yang didinginkan. Qsensibel = m x c x ∆T……………………………..…….…………..………….(2.2) Qsensibel = m x c x (T awal – T suhu yang dituju) 13


Pada persamaan (2.2) : m

: masa zat.

c

: kalor jenis zat.

2.1.6. Siklus kompresi uap standar a.

Rangkaian utama mesin pendingin serta diagram siklus kompresi uap. Komponen utama mesin pendingin dengan sistem kompresi uap terdiri

dari: (a) Evaporator. (b) Kompresor. (c) Kondenser. (d) Pipa kapiler. (e) Filter (Strainer), Seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 pada halaman selanjutnya.

Gambar 2.9 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap

14


Gambar 2.10 Diagram P-h b.

Siklus diagram kompresi uap (diagram P-h).

1.

Tampilan diagram P-h siklus kompresi uap :  Proses 1-2, merupakan proses kompresi menyebabkan kenaikan tekanan dari tekanan rendah ke tekanan tinggi disepanjang garis entropi konstan. Proses ini berlangsung secara isentropic. Garis 1-2 mengikuti garis isentropic pada diagram P-h. Karena berlangsung secara isentropic maka entropi pada titik 1 dan titik 2 adalah sama. Kondisi pada titik 1 berupa saturasi gas dan titik 2 dalam keadaan super heated. Enthalpinya naik dari h1 ke h2. Refrigeran pun mengalami kenaikan suhu.  Proses 2-3, merupakan proses kondensasi (pengembunan) ini terjadi pada tekanan yang sama (Isobarik). Dalam proses ini terjadi pelepasan kalor sehingga terjadi penurunan suhu dan enthalpi refrigeran sampai dengan 15


saturasi gas (2a). Kemudian refrigeran terus melepaskan kalor dan mulai berubah menjadi cair. Dari titk 2a ke titik 3 tidak terjadi penurunan suhu tetapi terjadi perubahan fase. Karena terjadi pelepasan kalor maka refrigeran mengalami penurunan enthalpi dari h2 ke h3.  Proses 3-4, berlangsung pada enthalpi tetap sehingga enthalpi di titik 3 dan titik 4 adalah sama. Tekanan pada titik 3 masih tekanan tinggi kemudian turun hingga titik 4 di tekanan rendah . Penurunan tekanan ini disertai dengan penurunan suhu. Kondisi refrigeran yang tadinya saturasi cair (titik 3) menjadi campuran gas dan cair.  Proses 4-1, merupakan proses evaporasi ini terjadi pada tekanan yang sama (isobarik). Dalam proses ini terjadi penarikan kalor sehingga terjadi kenaikan enthalpi. Suhu tidak mengalami kenaikan karena kalor yang diambil digunakan untuk mengubah fasa dari yang tadinya campuran (titik4) menjadi gas jenuh (titik 1). Dalam proses inilah terjadi pendinginan terhadap objek karena kalor pada objek ditarik oleh refrigeran dalam evaporator. Kapasitas pendinginan ditentukan pada proses ini yaitu besarnya penarikan kalor. 2.

Evaporator  Tempat terjadinya perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas.  Pada saat proses perubahan fase, diperlukan energi kalor. Energi kalor diambil dari lingkungan evaporator, dalam hal ini benda (benda padat atupun cair) yang ada di dalam evaporator mesin pendingin. 16


 Pada proses perubahan fase terjadi peningkatan entalpi refrigeran yang besarnya ∆h = h1-h4.  Proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada tekanan tetap.  Proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada suhu tetap. 3.

Kompresor  Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan freon, dari tekanan rendah ke tekanan tinggi.  Fase refrigeran ketika masuk dan keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas lanjut.  Suhu gas refrigeran yang keluar dari kompresor suhunya tinggi, lebih tinggi dari suhu kerja kondenser demikian pula dengan nilai tekanannya.  Proses berlangsung secara isentropic adiabatis.  Pada proses ini entalpi refrigeran mengalami kenaikan, sebesar : ∆h = h2-h1.

4.

Kondenser  Kondenser berfungsi sebagai tempat kondensasi atau pengembunan freon.

5.

Proses yang berlangsung pada kondenser terdiri atas 2 proses :  proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan proses dari gas jenuh ke cair jenuh.  Pada proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan proses dari gas jenuh ke cair jenuh, berlangsung pada tekanan yang tetap. 17


 Proses pengembunan refrigeran dari kondisi gas jenuh ke cair jenuh berlangsung pada suhu yang tetap.  Pada proses yang terjadi pada kondenser, kondenser mengeluarkan kalor.  Kalor yang dilepaskan kondenser dibuang keluar dan diambil oleh udara sekitar. 6.

Filter  Filter berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang melewati filter, sehingga kotoran tidak dapat melewatinya. Selain itu filter juga berfungsi untuk menangkap uap air serta oli pada kompresor yang secara bersamaan melewati pipa yang melewatinya.  Jika tidak ada filter, kotoran akan dapat masuk ke pipa kapiler dan bisa membuat pipa kapiler menjadi buntu dan menyebabkan sistem menjadi tidak dapat bekerja dengan baik. Demikian juga dengan uap air, air akan dapat beku di pipa kapiler yang menyebabkan saluran menjadi tertutup.

7.

Pipa Kapiler  Pipa Kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan freon.Pipa kapiler dipasang diantara kondenser dan evaporator. Pada sisi masuk pipa kapiler dipasang filter. Ketika freon mengalir di dalam pipa kapiler, freon mengalami penurunan tekanan karena adanya gesekan dengan dengan permukaan bagian dalam pipa kapiler. Diameter pipa kapiler yang umum dipergunakan pada mesin pendingin adalah 0,102 inch atau 0,110 inch. Proses penurunan tekanan di dalam pipa kapiler diasumsikan berlangsung 18


pada entalpi konstan (proses yang ideal). Pada saat masuk pipa kapiler, fase freon cair penuh, tetapi ketika masuk evaporator fase freon berupa campuran yaitu, fase cair dan gas.

2.1.7. Perhitungan untuk karakteristik mesin pendingin a.

Kerja kompresor persatuan masa. Kerja kompresor persatuan masa refrigeran yang diperlukan agar mesin

pendingin dapat bekerja dapat dihitung dengan persamaan (2.3) : Win = h2-h1, (kJ/kg)…………………………………………………...………(2.3) Pada persamaan (2.3) : Win

: kerja yang dilakukan kompresor, (kJ/kg)

h2

: nilai enthalpi refrigeran keluar dari kompresor, (kJ/kg)

h1

: nilai enthalpi refrigeran masuk ke kompresor, (kJ/kg)

b.

Kalor yang dilepas oleh kondenser persatuan masa. Besar kalor yang dilepas kondenser persatuan masa refrigeran dapat

dihitung dengan persamaan (2.4) : Qout = h2-h3, (kJ/kg)………………………………..………………………….(2.4) Pada persamaan (2.4) : h2

: nilai enthalpi refrigeran masuk ke kondenser, (kJ/kg)

h3

: nilai enthalpi refrigeran keluar dari kondenser, (kJ/kg) 19


c.

Kalor yang diserap evaporator per satuan masa. Besar kalor yang diserap evaporator per satuan masa refrigeran dapat

dihitung dengan persamaan (2.5) : Qin = h1-h4 = h1-h3, (kJ/kg)…………………..………………..………………(2.5) Pada persamaan (2.5) : h1

: nilai enthalpi refrigeran keluarvaporator dari , (kJ/kg)

h4

: nilai enthalpi refrigeran keluar dari katup ekspansi, (kJ/kg)

d.

COP mesin pendingin. COP (Coefficient Of Performance) mesin pendingin adalah perbandingan

antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin pendingin dapat dihitung dengan persamaan (2.6) : COP = Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1)………..………………………...………….(2.6)

2.1.8. Isolator Isolator adalah bahan yang dipergunakan untuk mencegah keluarnya kalor dari pipa kapiler menuju evaporator. Sifat dari isolator adalah mempunyai nila konduktivitas termal yang rendah. Ada isolator yang tahan terhadap suhu dingin dan ada isolator yang tahan terhadap suhu panas. Pada persoalan ini dipilih yang tahan terhadap suhu dingin, yaitu styrofoam dengan memiliki sifat-siat tahan benturan, ringan, tahan air, mudah dipotong, dan ekonomis. 20


2.2. Tinjaun pustaka Willis,G.R (2013) melakukan penelitian dengan variasi refrigeran. Refrigeran yang digunakan adalah R22 dan R134a. Penelitian dilakukan agar dapat mengetahui perbandingan antara kedua refrigerant ini mana yang lebih baik. Hasil penelitian berupa nilai koefisien prestasi (COP) dan efek refrigerasi. Diperoleh kesimpulan bahwa prestasi kerja R22 lebih lebih baik dari R134a. Tetapi telah diketahui bahwa dari segi ramah lingkungan R134a jauh lebih ramah lingkungan dari R22. Witjahjo,S (2009) melakukan penelitian terhadap penggunaan LPG (liquefied petroleum gas) sebagai fluida kerja pada sistem kompresi uap. Penelitian ini dilakukan mengingat LPG memiliki sifat termodinamika yang mendekati sifat termodinamika R12. Kesimpulan dari penelitian ini adalah LPG dapat digunakan sebagai refrigerant pengganti R12 dengan beban pendinginan sedang. Helmi,R (2008) melakukan penelitian terhadap perbandingan COP pada refrigerator dengan refrigerant R12 dan R134a variasi panjang pipa kapiler : 1,75 m, 2 m, 2,25 m. Penelitian dilakukan agar dapat mengetahui COP yang terbaik dari penggunaan kedua refrigerant R12 dan R134a. Diperoleh hasil penelitian nilai COP tertinggi adalah 4,06 dihasilkan dengan mempergunakan refrigerant R134a. Suhu terendah yang dihasilkan sebesar -16⁰C.

21


BAB III PEMBUATAN ALAT DAN METODELOGI PENELITIAN

3.1. Pembuatan alat 3.1.1. Komponen mesin pendingin Komponen yang digunakan didalam pembuatan freezer pada penelitian ini meliputi : kompresor, kondenser, pipa kapiler, evaporator, filter. a.

Kompresor Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan sebagai penekan gas

freon sehingga tekanannya menjadi tinggi. Pada Gambar 3.1 disajikan gambar kompresor jenis hermetic.

Gambar 3.1 kompresor jenis hermetic Jenis kompresor

: Hermetic Refrigeration

Seri compressor

: Model BES45H

Voltase

: 220 V

Arus

: 0,88 A

Daya kompresor

: 115 Watt (1/6 HP)


b.

Kondenser Kondenser adalah alat untuk membuat kondensasi bahan pendingin gas

dari kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi atau alat penukar kalor (Heat Exchanger) untuk mengkondisi uap menjadi zat cair. Pada Gambar 3.2 disajikan gambar kondenser jenis pipa U.

Gambar 3.2 Kondenser Panjang pipa

: 900 cm

Diameter pipa

: 0,47 cm

Bahan pipa

: Baja

Bahan sirip

: Baja

Diameter sirip

: 0,2 cm

jarak antar sirip

: 0,45 cm

Jumlah sirip

: 110 buah

c.

Pipa kapiler Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai

dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk 23


mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran memasuki pipa kapiler tersebut dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari gesekan dan percepatan refrigeran. Pada Gambar 3.3 disajikan gambar pipa kapiler.

Gambar 3.3 Pipa kapiler Panjang pipa kapiler

: 190 cm

Diameter pipa kapiler : 0,110 inch Bahan pipa kapiler

d.

: Tembaga

Evaporator Evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau

keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap. Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Pada Gambar 3.4 disajikan gambar evaporator jenis plat.

24


Gambar 3.4 Evaporator plat

e.

Filter Filter (saringan) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa aliran

bahan pendingin yang keluar setelah melakukan sirkulasi agar tidak masuk kedalam pipa kapiler dan kompresor. Pada Gambar 3.5 disajikan gambar filter.

Gambar 3.5 Filter (saringan)

3.1.2. Peralatan pendukung pembuatan mesin pendingin Peralatan

pendukung

adalah

peralatan

yang

digunakan

mempermudah pengerjaan didalam pengerjaan pembuatan freezer

25

untuk


a.

Tube cutter Sebagai alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih

baik serta dapat mempermudah pengelasan pada proses selanjutnya. Pada Gambar 3.6 disajikan gambar tube cutter.

Gambar 3.6 Tube cutter

b.

Pelebar pipa (Tube expander) Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan pada ujung pipa tembaga

agar dapat disambungkan. Pada Gambar 3.7 disajikan gambar pelebar pipa.

Gambar 3.7 Pelebar pipa

26


c.

Pompa vakum Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem

pendinginan sehingga dapat menghilangkan gas gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air. Hal ini dilakukan agar tidak menggangu refrigerasi. Karna uap air yang berlebihan pada sistem pendinginan akan memperpendek umur operasi filter dan bagian penyaringan. Pada Gambar 3.8 disajikan gambar pompa vakum.

Gambar 3.8 Pompa vakum

d.

Manifold gage Digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran atau freon dalam sistem

pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroprasi. Yang terlihat dalam manifold gage adalah tekanan evaporator atau tekanan isap kompresor, dan tekanan kondenser atau tekanan keluaran kompresor. Pada Gambar 3.9 disajikan gambar manifold gage.

27


Gambar 3.9 Manifold gage

e.

Alat las tembaga Menambal, dan menyambung atau melepaskan sambungan pipa tembaga

pada sistem pendinginan freezer. Pada Gambar 3.10 disajikan gambar alat las tembaga.

Gambar 3.10 Alat las tembaga f.

Bahan las Bahan las atau bahan tambah yang digunakan dalam penyambungan pipa

kapiler menggunakan bahan tambah perak kuningan dan borak. Untuk bahan 28


tambah borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan besi. Penggunaan bahan tambah dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat dan kuningan / perak sebagai bahan tambah. Pada Gambar 3.11 disajikan gambar bahan las.

Gambar 3.11 Bahan las

g.

Spiral Spiral digunakan untung mempermudah didalam melengkungkan pipa

tembaga. Pada Gambar 3.12 disajikan gambar spiral.

Gambar 3.12 Spiral

3.1.3. Pembuatan mesin pendinginan dan pemasangan alat ukur. Langkah langkah dalam pembuatan mesin pendingin :

29


a.

Mempersiapkan komponen komponen mesin pendingin dan alat ukur tekanan.

b.

Mempersiapkan komponen pendukung pembuatan mesin pendingin.

c.

Proses penyambungan komponen komponen mesin pendingin beserta dengan alat ukur tekanan.

d.

Proses pemvakuman mesin pendingin.

e.

Proses pengisian refrigeran pada mesin pendingin.

f.

Pemasangan alat ukur suhu/termokopel.

g.

Proses uji coba.

3.2 Metodelogi penelitian 3.2.1. Benda uji Benda uji yang dipakai dalam penelitian ini merupakan mesin freezer siklus kompresi uap hasil buatan sendiri dengan menggunakan komponen standart dari mesin freezer yang terdapat dipasaran. Panjang pipa kapiler yang dipergunakan sepanjang 190 cm. Pada Gambar 3.13 disajikan mesin freezer.

30


Gambar 3.13 Mesin freezer

3.2.2 Beban pendinginan Beban pendinginan pada percobaan yang dilakukan menggunakan air. Volume air sebesar 0,5 liter, kondisi awal air mempunyai suhu 27,2 C⁰. 3.2.3 Cara pengambilan data a.

Data suhu dibaca langsung dari alat ukur yang dipakai. Posisi termokopel ditempatkan pada posisi yang diinginkan. (a) Evaporator. (b) Kompresor. (c) Kondenser. (d) Katup Ekspansi. (e) Filter (Strainer). Seperti pada Gambar 3.14 dibawah ini :

31


Gambar 3.14 posisi pemasangan alat ukur

b.

Data tekanan diperoleh dari diagram P-h, berdasarkan suhu yang diperoleh.

3.2.4. Cara Pengolahan data. a.

Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai nilai entalpi yang diperoleh dari grafik P-h diagram.

b.

Dari nilai nilai entalpi yang didapat kemudian dipergunakan untuk menghitung besarnya kerja kondenser, kerja evaporator, kerja kompresor dan COP mesin pendingin.

3.2.5. Cara Mendapatkan Kesimpulan Hasil dari pengolahan data kemudian dari hasil pembahasan akan didapat kesimpulan.

32


BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4. 1. Hasil Penelitian a.

Nilai tekanan masuk dan keluar kompressor Hasil penelitian untuk nilai tekanan masuk dan keluar kompressor

disajikan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Tekanan masuk (P1) dan keluar compressor (P2)

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Waktu (Menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

P1

P2

Bar 1,28 12,51 1,21 11,76 1,21 11,76 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,14 11,69 1,07 11,00 1,07 11,07


b.

Nilai suhu masuk dan keluar kompressor Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan suhu keluar kompresor

disajikan pada Tabel 4.2

Tabel 4.2 Suhu masuk compressor (T1) dan keluar kompressor No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

T1

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

T2 ºC

-4,1 -4,4 -4,9 -4 -4,6 -4,2 -4,7 -3,4 -3,9 -4,4 -4,1 -3,8 -4,1 -4,4 -4,6 -4,8

34

68,1 68,7 71,2 76 76 77 77,2 76,1 76,6 75 75 73,9 73 73,4 73 73,2


c.

Nilai suhu masuk kondenser (keluar kompresor) dan keluar kondenser Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk kondenser dan suhu keluar

kondenser disajikan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Suhu masuk kondenser (T2) dan keluar kondenser (T3) No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

35

T2

T3 ºC

68,1 68,7 71,2 76 76 77 77,2 76,1 76,6 75 75 73,9 73 73,4 73 73,2

40 42,8 41,9 41,3 41,5 42,8 42,1 40,8 37,8 40,6 40,1 40,1 40,2 40,1 40,4 40,2


d.

Nilai suhu masuk evaporator dan suhu didalam evaporator Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk evaporator dan suhu didalam

evaporator pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 Suhu masuk evaporator (T4) dan suhu evaporator No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

T4 -6,8 -9 -9,5 -9,3 -9,9 -8,9 -9,6 -9,2 -9,3 -9,9 -9,8 -7,9 -8,6 -9 -9,9 -10,1

36

Tevaporator ºC -19,2 -20,1 -20,7 -20,4 -20,3 -20,2 -20,1 -19,8 -19,6 -19,7 -19,9 -20 -19,9 -20,1 -19,6 -19,1


e.

Nilai entalpi Hasil penelitian untuk nilai entalpi disajikan pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Nilai entalpi No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

Entalpi (kJ/kg) h1 h2 h3 h4 400 446 256 256 399 452 261 261 399 452 261 261 400 456 259 259 400 456 260 260 400 458 261 261 400 458 261 261 401 456 258 258 401 457 253 253 400 455 258 258 400 455 257 257 401 455 257 257 400 454 257 257 400 454 256 256 400 454 260 260 400 454 256 256

37


4. 2. Perhitungan a.

Energi yang diserap evaporator Perhitungan energi yang diserap evaporator persatuan masa refrigerant

diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5) yaitu : Qin = (h1 – h4) = (h1 – h3), kJ/kg. Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Energi yang di serap evaporator persatuan masa refrigeran No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

h1

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

h4

kJ/kg 400 256 399 261 399 261 400 259 400 260 400 261 400 261 401 258 401 253 400 258 400 257 401 257 400 256 400 256 400 256 400 256

38

Qin (kJ/kg) 144 138 138 141 140 139 139 143 148 142 143 144 144 144 144 144


b.

Kerja kompressor Perhitungan kerja kompressor diperoleh dengan menggunakan persamaan

(2.3) yaitu : Win= (h2 – h1), kJ/kg. Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 4.7. Tabel 4.7 Kerja compressor persatuan masa refrigeran No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

h2 h1 kJ/kg 446 400 452 399 452 399 456 400 456 400 458 400 458 400 456 401 457 401 455 400 455 400 455 401 454 400 454 400 454 400 454 400

39

Win (kJ/kg) 46 53 53 56 56 58 58 55 56 55 55 54 54 54 54 54


c.

Kerja kondenser Perhitungan energi yang dilepas kondenser persatuan masa diperoleh

dengan menggunakan persamaan (2.4) yaitu : Qout = (h2 – h3), kJ/kg. Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 4.8. Tabel 4.8 Enargi yang dilepas kondenser persatuan masa refrigeran No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

h3 h2 kJ/kg 256 446 261 452 261 452 259 456 260 456 261 458 261 458 258 456 253 457 258 455 257 455 257 455 256 454 256 454 256 454 256 454

40

Qout (kJ/kg) 190 191 191 197 196 197 197 198 204 197 198 198 198 198 198 198


d.

Koefisien prestasi (COP) Perhitungan kerja koefisien prestasi diperoleh dengan menggunakan

persamaan (2.6) yaitu : COP = (Qin / Win). Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 4.9. Tabel 4.9 COP No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

Qin

Win kJ/kg 144 46 138 53 138 53 141 56 140 56 139 58 139 58 143 55 148 56 142 55 143 55 144 54 144 54 144 54 144 54 144 54

41

COP 3,13 2,60 2,60 2,52 2,50 2,40 2,40 2,60 2,64 2,58 2,60 2,67 2,67 2,67 2,67 2,67


4.3 Pembahasan Hasil perhitungan untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan masa refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.1 . Dari Gambar 4.1 , pada awal mula nampak bahwa energi kalor yang diserap evaporator dengan berjalannya waktu mengalami penurunan sampai pada waktu tertentu nilai kalor yang diserap evaporator tetap pada harga tertentu. Pada penelitian ini nilai kalor yang diserap evaporator mulai tetap pada waktu sekitar t=360 menit, dengan harga Qin sebesar 144 kJ/kg. Kemungkinan proses penurunan Qin pada awal mula disebabkan oleh karena suhu evaporator memerlukan waktu untuk mencapai suhu kerja rancangan evaporator, dan pada saat itu juga beban pendinginan mengalami proses pendinginan secara bersamaan dengan suhu kerja evaporator. Pada Gambar 4.1 disajikan energy yang diserap evaporator persatuan masa refrigeran.

Gambar 4.1 Energi yang diserap evaporator persatuan masa refrigeran dari t=30 menit sampai t=480 menit

42


Hasil perhitungan untuk kerja kompresor persatuan masa refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.2. Dari Gambar 4.2, pada awal mula nampak bahwa kerja kompresor dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu nilai kerja kompresor persatuan masa refrigeran tetap pada harga tertentu. Pada penelitian ini kerja kompresor persatuan masa refrigeran mulai tetap pada waktu sekitar t= 360 menit, dengan harga Win sebesar 54 kJ/kg. Pada Gambar 4.2 disajikan kerja kompresor persatuan masa refrigeran.

Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan masa refrigeran dari t=30 menit sampai t=480 menit

Hasil perhitungan untuk energy kalor yang dilepas kondenser persatuan masa refrigeran dari waktu t = 30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.3. Dari Gambar 4.3, pada awal mula nampak bahwa kerja kondenser dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu nilai 43


kerja kondenser persatuan masa refrigeran stabil pada harga tertentu. Pada penelitian ini kerja kondenser persatuan masa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t=330 menit, dengan harga Qout sebesar 198 kJ/kg. Pada Gambar 4.3 disajikan energi yang di lepas kondenser persatuan masa refrigeran.

Gambar 4.3 Energi yang di lepas kondenser persatuan masa refrigeran dari t=30 menit sampai t=480 menit

Hasil perhitungan untuk COP dari waktu t = 30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.4. Dari Gambar 4.4, pada awal mula nampak bahwa COP dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu nilai COP refrigeran tetap pada harga tertentu. Pada penelitian ini COP refrigeran mulai tetap pada waktu sekitar t=360 menit, dengan harga COP sebesar 2,67 kJ/kg. Pada Gambar 4.4 disajikan COP.

44


Gambar 4.4 COP dari t=30 menit sampai t=480 menit

45


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut : a.

Mesin pendingin telah berhasil dibuat dan mampu bekerja dengan baik.

b.

Kerja kompresor persatuan masa refrijeran mulai tetap pada 54 kJ/kg dengan t=360 menit.

c.

Energi yang dihisap oleh evaporator persatuan masa refrigerant mulai tetap pada 144 KJ/kg dengan t=360 menit.

d.

Energi yang dilepaskan kondenser persatuan masa refrigerant mulai tetap pada 198 KJ/kg dengan t=330 menit.

e.

COP aktual mesin pendingin frezzer mulai tetap pada 2,67 KJ/kg dengan t=360 menit.

5.2. Saran Setelah dilakukan pengambilan data dari mesin pendingin ada kekurangan dan kelebihan yang perlu di perhatikan, untuk itu perlu adanya saran untuk pengembangan mesin pendingin

ini agar nantinya teman-teman yang akan

melakukan penelitian dengan Variasi seperti kami dapat terbantu, antara lain : a.

Diharapkan sebelum melakukan penelitian kita sebaiknya mengecek terlebih dahulu apakah keran - keran yang akan mengalirkan zat refrigerant pada pipa


kapiler dengan panjang yang berbeda-beda sudah tertutup dengan rapat agar nantinya sewaktu melakukan pengambilan data milik kita sendiri tidak merubah suhu yang akan kita ukur. b.

Perlu diperhatikan dengan seksama sebelum kita memulai sebuah penelitian, yaitu data apa saja yang kita perlukan untuk penelitian kita.

c.

Sebaiknya untuk evaporator setelah diisolasi menggunakan Styrofoam, alangkah baiknya kalo ditambah lagi alat isolatornya agar pada saat melakukan pengukuran evaporator benar-benar tidak bersentuhan dengan udara sekitar, agar data yang kita peroleh tidak berubah-ubah saat kita melakukan pengambilan data.

47


DAFTAR PUSTAKA

Frank Kreith. 1986. Principle of Heat Transfer (Prinsip – Prinsip Perpindahan Panas). Erlangga. Jakarta. Helmi,R.,2008,Perbandingan Cop Pada Refrigerator Dengan Refrigerant R12 Dan R134a, Jakarta. Holman, J. P., 1994, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta. Stoecker, W. F., 1989, Refrigeran dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta. Willis,G.R.,2013,Penggunaan Refrigeran R22 dan R134a pada Mesin Pendingin, Jakarta. Witjahjo,S.,2009,Uji Prestasi Mesin Pendingin Menggunakan Refrigeran Lpg, Palembang. http://agus-subarkah.blogspot.com/ diakses pada tanggal 13 Agustus 2013. http://sekawan-servis-pendingin.blogspot.com/2011/05/jenis-jenis-kompressorpada-mesin.html diakses pada tanggal 13 Agustus 2013. http://karangpundung.blogspot.com/2011/05/definisi-kondenser-adalah.html diakses pada tanggal 13 Agustus 2013. http://artomaryanto.blogspot.com/2010/03/kondenser.html?zx=54dce796ff2dfbc0 diakses pada tanggal 13 Agustus 2013. http://anggara14s.blogspot.com/2012/03/kondenser.html diakses pada tanggal 13 Agustus 2013. http://www.contoh-skripsi.com/2012/03/perancangan-ulang-mesin-ac-split.html diakses pada tanggal 13 Agustus 2013. 48


http://id.scribd.com/doc/76560160/15/Refrigeran-Primer diakses pada tanggal 13 Agustus 2013. http://catatan-teknik.blogspot.com/2010/09/siklus-refrigerasi-dalam-diagram-ph.html diakses pada tanggal 13 Agustus 2013.

49


LAMPIRAN Percobaan 1

Percobaan 2

50


Percobaan 3

Percobaan 4

51


Percobaan 5

Percobaan 6

52


Percobaan 7

Percobaan 8

53


Percobaan 9

Percobaan 10

54


Percobaan11

Percobaan 12

55


Percobaan 13

Percobaan 14

56


Percobaan 15

Percobaan 16

57

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents