PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

KARAKTERISTIK MESIN FREEZER DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 160 CM

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

Diajukan Oleh: KRISNA AJI PUTRANTO NIM : 095214022

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

i


THE CHARACTERISTICS OF A FREEZER MACHINE WITH A 160 CM CAPILLARY PIPE

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

By: KRISNA AJI PUTRANTO NIM : 095214022

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2013

ii


iii


iv


v


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama

: KRISNA AJI PUTRANTO

Nomor Mahasiswa

: 095214022

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul : KARAKTERISTIK

MESIN

FREEZER

DENGAN

PANJANG

PIPA

KAPILER 160 CM. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 28 Agustus 2013 Yang menyatakan

vi


ABSTRAK Teknologi mesin pendingin 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 di dalamnya. 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 pendingin (d) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas mesin pendingin (e) menghitung COP. Penelitian dilakukan di laboratorium mekanika fluida. Mesin freezer yang dipergunakan dalam penelitian memakai siklus kompresi uap, menggunakan pipa kapiler dengan panjang pipa kapiler 160 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 pendingin. 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) freezer yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik dan mampu mendinginkan air 500 ml dalam waktu 480 menit dengan pencapaian suhu air sebesar -3,7°C (b) kerja kompresor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t=150 menit, dengan harga Wkomp sebesar 55 kJ/kg (c) kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t=180 menit, dengan harga Qkomd sebesar 204 kJ/kg (d) kalor yang diserap evaporator mulai stabil pada waktu sekitar t=210 menit, dengan harga Qevap sebesar 146 kJ/kg (e) COPaktual mulai stabil pada waktu sekitar t=180 menit, dengan harga COP aktual sebesar 2,78 (f) COPideal mulai stabil pada waktu sekitar t=210 menit, dengan harga COPideal sebesar 4,27 (g) efisiensi freezer mulai stabil pada waktu sekitar t=180 menit, dengan harga efisiensi freezer sebesar 60 %.

Kata kunci: freezer, COP, kondenser, evaporator, siklus kompresi uap.

vii


ABSTRACT Refrigeration technology is now greatly affect the lives of the modern world , not just limited to improving the quality and comfort of life , but also has touched the essential things that support human life. Freezer (freezer, ice maker, cold storage, etc.) is used to freeze the ingredients in it . With freezing conditions, fruits and meats can be preserved in a relatively long time. The purpose of this study was: (a) making machine freezer (b) calculate the compressor work machine freezer refrigerant mass unity (c) calculate the heat energy absorbed by the refrigerant mass unity engine coolant (d) calculate the heat energy released refrigerant mass unity engine coolant (e) calculate the COP. The study was conducted in the laboratory of fluid mechanics . Freezer machine used in the study using the vapor compression cycle, using a capillary tube with a length of 160 cm capillary tube. Compressor power of 115 W. Evaporator and condenser used is a standard component of the freezer engine power 115 W. Data were taken in the study include the temperature and pressure in the engine coolant. Enthalpy values taken from the Ph diagram based on the values of temperature and pressure results. Calculation of the absorbed heat evaporator, condenser and heat dissipated compressor work and COP based on the enthalpy obtained. Research results (a) freezer that has been made to work well and can cool 500 ml of water in 480 minutes with the achievement of the water temperature at 3.7 ° C (b) labor union compressor refrigerant mass stabilized at around t = 150 minutes , with Wkomp prices by 55 kJ / kg (c) heat is released condenser refrigerant mass unity began to stabilize at around t = 180 minutes, with Qkomd price of 204 kJ / kg (d) the heat absorbed by the evaporator at the time stabilized around t = 210 minutes, with Qevap price is 146 kJ / kg (e) COPaktual stabilized at around t = 180 minutes, with the price of the actual COP of 2.78 (f) COPideal stabilized at around t = 210 minutes, COPideal a price of 4.27 (g) the efficiency of the freezer started to stabilize at around time t = 180 minutes, with prices freezer efficiency by 60 % .

Keywords : freezer , COP , condenser , evaporator .

viii


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 dilakukan 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 160 cm”. Keberhasilan pada Tugas Akhir 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 selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma. 4. Ag. Rony Windaryawan yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas laboratorium untuk keperluan penelitian ini.

ix


5. Robertus Sutarso dan Chatarina Mardiyani selaku orang tua yang selalu memberi dorongan doa dan motivasi kepada penulis. 6. Norma Wiwit dan Aries inyonk Adven saudaraku tersayang yang telah memberi dukungan semangat dan doa kepada penulis. 7. Stefanus Tri Nugroho, Reynold William, Poniyem, teman-teman patria dan teman-teman teknik mesin angkatan 2009 yang membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan Tugas Akhir ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Terima kasih.

Yogyakarta, 28 Agustus 2013

Penulis

x


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 ............................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv

BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................

1

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

1

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

2

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

3

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

4

BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

.............................

5

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

5

xi


2.2 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 18

BAB III. PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN .......... 20 3.l Pembuatan Alat .................................................................................. 20 3.2 Metodologi Penelitian ......................................................................... 27

BAB IV. HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .... 30 4.1. Hasil Penelitian ................................................................................. 30 4.2 Perhitungan ....................................................................................... 32 4.3. Pembahasan ....................................................................................... 37

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 44 5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 44 5.2 Saran .................................................................................................... 45

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 47

LAMPIRAN

xii


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1.

Hasil percobaan untuk tekanan dan suhu per 30 menit. ................ 30

Tabel 4.2.

Besar entalpi (h) dari waktu ke waktu. ......................................... 31

Tabel 4.3.

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran ............................... 32

Tabel 4.4.

Panas yang dilepas Kondensor persatuan massa refrigeran ......... 33

Tabel 4.5.

Panas yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ........ 34

Tabel 4.6.

COP aktual freezer ........................................................................ 35

Tabel 4.7.

COP ideal freezer .......................................................................... 36

Tabel 4.8.

Efisiensi freezer ............................................................................. 37

xiii


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.

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

6

Gambar 2.2.

Evaporator ...................................................................................

8

Gambar 2.3.

Kompresor ...................................................................................

9

Gambar 2.4.

Kondensor ...................................................................................

9

Gambar 2.5.

Pipa kapiler................................................................................... 10

Gambar 2.6.

Filter ............................................................................................. 11

Gambar 2.7.

Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap ......................... 13

Gambar 2.8.

Diagram P-h siklus kompresi uap ............................................... 14

Gambar 2.8.

Diagram T-s siklus kompresi uap ............................................... 14

Gambar 3.1.

Kompresor jenis hermetik. ........................................................... 20

Gambar 3.2.

Kondensor jenis U. ....................................................................... 21

Gambar 3.3.

Evaporator jenis plat .................................................................... 22

Gambar 3.4.

Pipa kapiler .................................................................................. 22

Gambar 3.5.

Filter ............................................................................................ 23

Gambar 3.6.

Tube cutter .................................................................................. 23

Gambar 3.7.

Tang ampere ................................................................................ 24

Gambar 3.8.

Pompa vakum .............................................................................. 24

Gambar 3.9.

Manifold gage ............................................................................. 25

Gambar 3.10. Alat las ........................................................................................ 26 Gambar 3.11. Rangkaian freezer ........................................................................ 27 Gambar 3.12. Posisi Penempatan Termokopel .................................................. 28

xiv


Gambar 4.1.

Kerja kompresor terhadap waktu ................................................ 38

Gambar 4.2.

Kalor yang dilepas kondensor terhadap waktu ........................... 39

Gambar 4.3.

Grafik hubungan kalor diserap evaporator terhadap waktu ........ 40

Gambar 4.4.

Grafik Hubungan COP aktual terhadap Waktu ........................... 41

Gambar 4.5.

Grafik Hubungan COP ideal terhadap Waktu ............................. 42

Gambar 4.6.

Grafik Hubungan efisiensi freezer terhadap Waktu .................... 43

xv


BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia

modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup, namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia. Teknologi ini dibutuhkan untuk penyiapan bahan makanan, penyimpanan dan distribusi makanan, pengkondisian udara untuk kenyamanan ruangan baik pada industri, perkantoran, transportasi maupun rumah tangga. Air Conditioner merupakan sebuah alat yang mampu mengkondisikan udara. Dengan kata lain, AC berfungsi sebagai penyejuk udara yang diinginkan (sejuk atau dingin) dan nyaman bagi tubuh. AC Lebih Banyak digunakan di wilayah yang beriklim tropis dengan kondisi temperatur udara yang relatif tinggi (panas).Pada ruang perkantoran, AC dipergunakan orang untuk mengontrol suhu ruangan menjadi lebih sejuk agar orang yang ada d ruangan tersebut menjadi lebih nyaman, sehingga dapat berkerja dengan efektivitas yang tinggi dan hasil karya yang lebih baik lagi.Sedangkan pada alat transportasi baik umum maupun pribadi AC dipergunakan untuk mengatur suhu di dalam kendaraan, sehingga pengguna transportasi tersebut merasa nyaman dalam perjalanan. Kulkas atau lemari es, yaitu sebuah alat pendingin yang dapat menjaga kesegaran makanan yang berada di dalamnya. Pada proses kerjanya Kulkas menghasilkan kondisi suhu udara yang dingin, menjadikan mikroba yang berada

1


2

di dalam kulkas sulit untuk berkembang biak sehingga makanan lebih bertahan lama dan tidak mengubah rasanya. Dengan adanya kulkas diharapkan sayur mayur, daging, telur, buah buahan dapat bertahan lebih lama dan awet. Dengan adanya kulkas, orang juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar. 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 relatip lama, bahkan sampai beberapa bulan. Hal ini memberi keuntungan dalam hal pengiriman buah buahan, bahan makanan dan daging dari satu tempat ke tempat lain dalam waktu yang cukup lama. Mengingat peranan mesin pendingin yang sangat penting di saat sekarang ini, maka penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami dan mengenal kerja mesin, khususnya freezer beserta dengan karakteristik freezer. Caranya adalah dengan membuat freezer dan memdapatkan karakteristik dari freezer tersebut, meskipun dengan kapasitas ukuran freezer untuk rumah tangga.

1.2 Tujuan penelitian Tujuan penelitian adalah sebagai berikut : a. Membuat freezer dengan siklus kompresi uap standar yang dipergunakan untuk membekukan air; b. Mendapatkan karateristik freezer yang dibuat : 1.

Mendapatkan besarnya energi kalor yang dihisap evaporator persatuan massa dari waktu ke waktu;


2.

3

Mendapatkan besarnya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa dari waktu ke waktu;

3.

Mendapatkan besarnya kerja kompresor persatuan massa dari waktu ke waktu;

4.

Mendapatkan nilai COP aktual freezer dari waktu ke waktu;

5.

Mendapatkan nilai COP ideal freezer dari waktu ke waktu;

6.

Menghitung efisiensi freezer dari wakti ke waktu.

1.3 Batasan masalah Batasan masalah pada penelitian yaitu : a. Freezer yang dirancang menggunakan daya kompresor 1/6 PK; b. Freezer yang dirancang menggunakan panjang pipa kapiler 160 cm, diameter standar 0,110 in; c. Freezer yang dirancang menggunakan refrigeran R134a; d. Evaporator dan kondenser mempergunakan evaporator dan kondenser standar; e. Beban pendinginan yang digunakan adalah air dengan volume 500 ml; f. Temperatur awal beban pendinginan sama dengan temperatur udara lingkungan yaitu 27⁰C.


4

1.4 Manfaat penelitian Manfaat penelitian adalah sebagai berikut : a. Mempunyai pengetahuan dalam pembuatan freezer dengan siklus kompresi uap untuk ukuran rumah tangga; b. Mampu memahami karakteristik freezer dengan siklus kompresi uap; c. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai bahan referensi.


BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori 2.11. Freezer Kebutuhan akan pendingin yang mana digunakan untuk mengawetkan makanan ataupun untuk keperluan menyimpan bahan-bahan kimia mendorong terciptanya freezer. Pada dasarnya prinsip kerja dari freezer adalah memanfaatkan sifat dari gas freon yang suhunya akan menjadi rendah bila tekanannya juga rendah. Dengan adanya aliran listrik maka motor kompresor akan bekerja mengisap gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran hisap. Kompresor kemudian memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap/gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi, gas tersebut ditekan keluar oleh kompresor memasuki kondenser yang dingin. Gas refrigeran yang panas dan bertekanan tinggi tersebut di dalam kondenser akan didinginkan oleh udara di luar kulkas (panasnya berpindah dari kondenser ke udara sekelilingnya) sehingga suhunya turun (menjadi dingin) mencapai suhu kondensasi (berkondensasi atau mengembun) dan wujudnya berubah menjadi cair tetapi tekanannya tetap tinggi. Refrigeran cair yang bertekanan tinggi (tetapi suhunya telah rendah) ini selanjutnya mengalir kedalam penyaring (strainer dan drier). Refrigeran cair kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan panjang sehingga

5


6

tekanannya turun drastis.Dari pipa kapiler, refrigeran cair yang tekanannya sudah sangat rendah ini kemudian memasuki ruang evaporator yang memiliki tekanan yang rendah hingga vakum sehingga titik didihnya yang sudah rendah menjadi semakin bertambah rendah, oleh sebab itu refrigeran segera berubah wujud menjadi gas (menguap). Ketika berubah wujud dari cair menjadi gas di dalam pipa evaporator, oleh sebab itu zat refrigeran memiliki kalor laten penguapan yang besar. Kerja ini diperkuat oleh adanya daya hisap kompresor yang menyebabkan gas refrigeran mendapat percepatan sehingga bergerak cepat padapipa evaporator sambil mengambil panas dari sekeliling evaporator dengan efeknya adalah isi kulkas menjadi dingin, begitu seterusnya proses ini berulangulang.

Gambar 2.1 Freezer


7

Berikut ini adalah spesifikasi mesin freezer : Freezer yang dirancang menggunakan daya kompresor 1/6 PK, menggunakan panjang pipa kapiler 160 cm, diameter standar 0,110 in, dan

menggunakan

refrigeran 134a

2.1.2 Perpindahan Kalor Perpindahan kalor pada mesin pendingin terdiri atas dua jenis yaitu laju perpindahan kalor konduksi dan laju perpindahan kalor konveksi a. Perpindahan kalor konduksi Perpindahan kalor konduksi yaitu yaitu perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. 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. b. Perpindahan Kalor Konveksi Perpindahan kalor konveksi yaitu perpindahan kalor pada suatu zat yang disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Perpindahan kalor konveksi terjadi pada fluida yang mengalir (zat cair dan gas). Perpindahan kalor konveksi tidak dapat berlangsung pada benda padat.

2.1.3 Komponen Utama Freezer a. Evaporator Evaporator adalah bentuk pipa yang dikonstruksi sedemikian rupa. Fungsinya sebagai alat pendingin yang memiliki tekanan yang sangat rendah di


8

dalamnya (hingga vakum) karena adanya hisapan yang dilakukan oleh motor kompresor. Refrigeran cair yang berasal dari pipa kapiler atau keran ekspansi segera berubah wujudnya menjadi gas ketika memasuki evaporator yang vakum tersebut. Gas yang berubah wujud tersebut akan menyerap kalor (panas) dari ruangan (isi) kulkas sehingga isi kulkas menjadi dingin. Pipa evaporator ada yang terbuat dari bahan tembaga, besi, alumanium atau dari kuningan. Namun kebanyakan terbuat dari alumanium dan besi.

Gambar 2.2 Evaporator

b. Kompresor Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan freon dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Kompresor merupakan bagian terpenting pada mesin pendingin. Pergerakannya dengan menghisap sekaligus memompa freon sehingga terjadilah sirkulasi freon yang mengalir dari pipa‐pipa mesin pendingin. Kompresor yang sering digunakan pada mesin pendingin adalah jenis hermetik. Kontruksi dari kompresor jenis ini menempatkan motor listrik dengan komponen mekanik ada dalam satu rumah. Fase refrigeran ketika masuk dan keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas lanjut.


9

Gambar 2.3 Kompresor c. Kondenser Kondenser adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas bahan pendingin pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis kondenser yang banyak digunakan pada teknologi kulkas saat ini adalah kondenser dengan pendingin udara. Kondenser seperti ini memiliki bentuk yang sederhana dan tidak memerlukan perawatan khusus. Saat freezer bekerja, kondenser akan terasa hangat bila dipegang. Agar proses perubahan wujud yang diinginkan ini dapat terjadi, maka kalor/panas yang ada dalam gas refrigeran yang bertekanan tinggi harus dibuang keluar dari sistem.

Gambar 2.4 Kondenser


10

d. Pipa kapiler Pipa kapiler adalah suatu pipa pada mesin pendingin baik itu Air conditioner, kulkas dll. Pipa kapiler ini adalah pipa yang paling kecil jika di banding dengan pipa lainnya. Kerusakan pada pipa kapiler di mesin pendingin ini biasanya di sebabkan karena pipa kapiler ini mengalami kebuntuan akibat kotoran yang masuk dan juga oli. Gas Refrigeran yang keluar dari kompresor telah menjadi gas yang bertekanan kemudian mengalir melalu pipa-pipa kondenser dan melewati proses penyaringan yang biasa di sebut drier strainer setelah itu baru menuju pipa kapiler. Penempatan pipa kapiler ini biasanya di gulung untuk menghemat tempat dengan menggunakan mal kapasitor agar tidak rusak (di gulung melingkar).Pipa kapiler berfungsi sebagai alat untuk menurunkan tekanan, merubah bentuk dari gas menjadi bentuk cairan dan mengatur cairan refrigeran yang berasal dari pipa pipa kondenser. Sebelum gas refrigeran masuk melewati pipa kapiler terlebih dahulu harus melalui alat yang disebut drien strainer yaitu saringan gas yang sudah terpasang dari pabrikan mesin pendingin. Fungsi dari drier stariner ialah menyaring dan menerap debu yang akan masuk ke ruang pipa kapiler dan ke jalur pipa yang menuju evaporator.

Gambar 2.5 Pipa kapiler


a.

11

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. Selain itu, bahan pendingan yang akan disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor lebih maksimal.

Gambar 2.6 Filter

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. Persyaratan refrigeran untuk unit refrigerasi adalah sebagai berikut : a.

Tidak beracun


b.

12

Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, pelumas dan sebagainya

c.

Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem pendingin.

d.

Bila terjadi kebocoran mudah mencari gantinya.

e.

Mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak terurai setiap kali dimampatkan, diembunkan dan diuapkan.

f.

Konduktivitas thermal tinggi. R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik,

tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. R-134a juga memiliki kelemahan di antaranya, tidak bisa dijadikan pengganti R-12 secara langsung tanpa melakukan modifikasi sistem refrigerasi, relatif mahal, dan masih memiliki potensi sebagai zat yang dapat menyebabkan efek pemanasan global karena memiliki Global Warming Potential (GWP) yang signifikan. Selain itu R-134a sangat bergantung kepada pelumas sintetik yang sering menyebabkan masalah dengan sifatnya yang higroskopis (kemampuan menyerap molekul air yang baik).

2.1.5 Isolator Isolator adalah bahan yang dipergunakan untuk mencegah keluarnya kalor dari pipa kapiler menuju evaporator. Sifat dari isolator adalah mempunyai nilai konduktivitas termal yang rendah. Ada isolator yang tahan terhadap suhu dingin dan ada isolator yang tahan terhadap suhu panas. Pada persoalan ini dipilih isolator yang tahan terhadap suhu dingin yaitu styrofoam.


13

Karakteristik styrofoam antara lain : a. Isolator panas b. Ringan c. Tahan air d. Mudah dipotong e. Ekonomis

2.1.6 Cara Kerja Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap Standar a. Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap Komponen utama mesin pendingin dengan sistem kompresi uap terdiri dari : evaporator, kompresor, kondenser, filter dan pipa kapiler. Skematik mesin pendingin disajikan pada Gambar 2.6 c 3 Kondensor 2 Filter

d 1

e

Pipa kapiler

b Kompresor

a Evaporator 4

Gambar 2.6 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap Keterangan : a. Evaporator

b. Kompresor

c. Kondenser d. Filter e. Pipa kapiler


b. Diagram P-h dan Diagram T-s siklus kompresi uap Diagram P-h dan Diagram T-s siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 2.7.

Qin = Qevap

Gambar 2.7 Diagram P-h siklus kompresi uap

Gambar 2.8 Diagram T-s siklus kompresi uap

14


15

Siklus kompresi uap pada Gambar 2.6 dan 2.7 dapat dibagi menjadi beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses kondensasi, proses ekspansi dan evaporasi. a.

Proses kompresi Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.6 dan 2.7.

Refrigeran dalam bentuk uap masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan ikut naik dan harganya lebih tinggi dari temperatur lingkungan atau refrigeran berada pada fasa superheated. b.

Proses kondensasi Proses penurunan suhu refrigeran dan proses kondensasi terjadi pada tahap

2-3 dari Gambar 2.6 dan 2.7. Refrigeran dalam fasa superheated memasuki kondenser dan mengalami pelepasan kalor pada tekanan konstan ke lingkungan yang menyebabkan fasa refrrigeran berubah dari fasa superheated ke fasa cair. c.

Proses ekspansi Proses ekspansi terjadi pada tahap 3-4 dari Gambar 2.6 dan 2.7. Refrigeran

dalam fasa cair mengalir menuju ke komponen ekspansi dan mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran berubah menjadi campuran cair dan gas. d. Proses evaporasi Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-5 dari Gambar 2.6 dan 2.7. Refrigeran dalam fasa cair jenuh mengalir ke evaporator memiliki tekanan dan


16

temperatur rendah sehingga akan menerima kalor dari lingkungan yang akan didinginkan sehingga fasa dari refrigeran akan berubah seluruhnya menjadi uap jenuh yang akan masuk ke kompresor untuk di sirkulasikan kembali.

2.1.7 Perhitungan Untuk Karakteristik Freezer Dengan menggunakan diagram P-h, nilai-nilai entalpi pada siklus kompresi uap dapat diketahui. Besaran-besaran kerja kompresi, laju pengeluaran kalor, laju penyerapan kalor, dan koefisien prestasi (COP) dapat dihitung dengan mempergunakan nilai-nilai entalpi yang didapat. a.

Kerja kompresor persatuan massa. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

pada titik 1-2 diGambar 2.6 dan 2.7. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar mesin pendingin dapat bekerja dapat dihitung dengan Persamaan (2.3). Wkomp = h2-h1, kJ/kg…………………………………………..……….(2.3) Pada persamaan (2.3) : Wkomp : kerja yang dilakukan kompresor, kJ/kg h2

: nilai entalpi refrigeran keluar dari kompresor, kJ/kg

h1

: nilai entalpi refrigeran masuk ke kompresor, kJ/kg

b. Kalor yang dilepas oleh kondenser persatuan massa. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondenser merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3 di Gambar 2.6 dan 2.7. Besar kalor


17

yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.4). Qkond = h2-h3, kJ/kg ……………………………………..…………….(2.4) Pada persamaan (2.4) : h2

: nilai entalpi refrigeran masuk ke kondenser, kJ/kg

h3

: nilai entalpi refrigeran keluar dari kondenser, kJ/kg

c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa Besar kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) : Qevap = h1-h4 = h1-h3, kJ/kg………………………………………….(2.5) Pada persamaan (2.5) : h1

: nilai entalpi refrigeran keluar dari evaporator , kJ/kg

h4

: nilai entalpi refrigeran keluar dari pipa kapiler, kJ/kg

d. COP aktual freezer COP aktual freezer adalah perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin pendingin dapat dihitung dengan persamaan : COPaktual = Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1). ………………….….…..……....(2.6) Nilai COP lebih besar dari 1. Semakin tinggi nilai COP semakin baik, tetapi nilai COP tidak dapat melebihi nilai COP ideal.


18

e. COP ideal freezer COP ideal freezer adalah COP maksimum yang dapat dicapai oleh mesin pendingin yang bekerja pada temperatur kerja evaporator sebesar te dan temperatur kerja kondenser sebesar tc .

Besarnya COP ideal dapat dihitung

dengan persamaan : COPideal = (273,15+te)/(tc–te) …………………………………..…..…..(2.7) Te : suhu evaporator, oC Tc : suhu condenser, oC

f. Efisiensi freezer Efisiensi freezer adalah presentase perbandingan antara COPactual dan COPideal. Besarnya Efisiensi freezer dapat dihitung dengan persamaan (2.8) : Efisiensi = (COPaktual/COPideal) x 100 % ………………………..…............(2.8)

2.2. Tinjauan Pustaka Galuh Renggani Willis (2013) melakukan penelitian dengan variasi refrigeran. Refrigeran yang digunakan adalah R22 dan R134a. Penelitian dilakukan agar dapat mengetahui perbandingan antara kedua refrigeran 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.


19

Soegeng Witjahjo (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 refrigeran pengganti R12 dengan beban pendinginan sedang. Risza Helmi (2008) melakukan penelitian terhadap perbandingan COP pada refrigerator dengan refrigeran 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 refrigeran R12 dan R134a. Diperoleh hasil penelitian nilai COP tertinggi adalah 4,06 dihasilkan dengan mempergunakan refrigeran

R134a.

Suhu

terendah

yang

dihasilkan

sebesar

-16⁰C.


BAB III PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pembuatan Alat 3.1.1. Komponen Mesin Freezer Komponen mesin freezer yang digunakan dalam penelitian ini adalah kompresor , kondenser, evaporator, pipa kapiler. Komponen mesin freezer : a. Kompresor : Gambar 3.1 menyajikan gambar kompresor hermetik yang dipergunakan pada mesin freezer .

Gambar 3.1 Kompresor jenis hermetik

Jenis kompresor

: Kompresor hermetik

Spesifikasi kompresor

: 220 V, 115 W, 0,88 A

Daya kompresor

: 1/6 PK

20


21

b. Kondenser : Gambar 3.2 menyajikan gambar condenser jenis U yang dipergunakan pada mesin freezer.

Gambar 3.2 Kondensor jenis U

Panjang pipa

:

9m

Diameter pipa

: 0,110 in

Bahan pipa

: Besi

Bahan sirip

: Besi

Diameter sirip

: 2 mm

jarak antar sirip

: 0,45 cm

Jumlah sirip

: 110


22

c. Evaporator : Gambar 3.3 menyajikan gambar evaporator yang dipergunakan pada mesin freezer. Jenis evaporator yang dipergunakan adalah jenis plat.

Gambar 3.3 Evaporator jenis plat

d. Pipa kapiler :

Gambar 3.4 menyajikan gambar pipa kapiler yang dipergunakan pada mesin freezer.

Gambar 3.4 Pipa kapiler Panjang pipa kapiler

: 1,6 m

Diameter pipa kapiler

: 0,110 in

Bahan pipa kapiler

: Tembaga


23

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. Gambar 3.5 menyajikan gambar filter yang dipergunakan pada mesin freezer.

Gambar 3.5 Filter

3.1.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin a. Tube Cutter Gambar 3.5 menyajikan gambar tube cutter.

Gambar 3.6 Tube cutter Tube cutter digunakan sebagai alat untuk memotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah pengelasan pada proses selanjutnya.


24

b. Tang Ampere Gambar 3.6 menyajikan gambar tang ampere.

Gambar 3.7 Tang ampere Tang ampere digunakan untuk mengukur besarnya arus (A) dan tegangan (V) pada kompresor. Setelah mengetahui besarnya arus dan tegangan, maka akan diketahui besarnya daya kompresor.

c. Pompa vakum Gambar 3.7 menyajikan gambar pompa vakum.

Gambar 3.8 Pompa vakum


25

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. Karena uap air yang berlebihan pada pada sistem pendinginan akan memperpendek umur operasi filter dan bagian penyaringan.

d. Manifold gage Gambar 3.8 menyajikan gambar manifold gage.

Gambar 3.9 Manifold gage Manifold gage digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran (frreon) dalam sistem pendinginan baik pada saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Yang dapat dilihat pada manifold gage yaitu tekanan evaporator atau tekanan isap kompresor, dan tekanan kondensor atau tekanan keluaran kompresor.

e. Alat las Gambar 3.5 menyajikan gambar peralatan yang dipergunakan untuk pengelasan penyambungan komponen-komponen mesin freezer.


26

Gambar 3.10 Alat las Alat las digunakan untuk menambal, menyambung atau melepas sambungan pipa pada sistem pendingin freezer. Bahan yang digunakan untuk mengelas pipa berbahan tembaga adalah : perak, tembaga.

3.1.3. Pembuatan Mesin Pendingin dan pemasangan alat ukur. Langkah langkah dalam membuat mesin pendingin : 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 pengisian metil e. Proses pemvakuman mesin pendingin. f. Proses pengisian refrigeran pada mesin pendingin. g. Pemasangan alat ukur suhu/termokopel. h. Proses uji coba.


3.2 Metodologi Penelitian 3.2.1 Benda Uji

Gambar 3.11 Rangkaian freezer

Keterangan : 1. Kompresor

4. Pipa kapiler

2. Kondenser

5. Evaporator

3. Filter

6. Pressure gage

27


28

Benda uji yang dipakai dalam penelitian ini merupakan mesin freezer siklus kompresi uap hasil buatan sendiri dengan menggunakan komponenkomponen standar dari mesin freezer yang pada umumnya terdapat di pasaran. Panjang pipa kapiler yang digunakan yaitu 1,6 m

3.2.2 Beban Pendinginan Beban pendinginan pada percobaan yang dilakukkan menggunakan air.volume air sebesar 500 ml, dengan suhu awal sama dengan suhu lingkungan sekitar : 27 0C

3.2.3 Cara pengambilan data Data suhu dibaca langsung dari alat ukur yang dipakai. Posisi termokopel ditempatkan pada posisi yang diinginkan. Kemudian data tekanan diperoleh dar diagram P-h, berdasarkan suhu yang diperoleh. Pada Gambar 3.11 disajikan gambar posisi penempatan termokopel.

Gambar 3.12 Posisi penempatan termokopel


29

3.2.4 Cara Pengolahan data. Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai nilai entalpi yang diperoleh dari grafik ph diagram. 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 Dari nilai COP mesin pendingin, dapat diperoleh mana yang memberikan nilai terbaik. Setelah mesin pendingin berhasil dibuat, kemudian dapat dilakukan pengambilan data pada beberapa percobaan. Perhitungan pada data karakterisitik mesin dilakukan setelah percobaan. Kemudian didapatkan Nilai COP mesin pendingin dan dapat dilihat mana yang memberikan nilai COP terbaik dari waktu ke waktu.


BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian Hasil pengujian tekanan dan suhu yang diambil tiap 30 menit dapat dilihat pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil percobaan untuk tekanan dan suhu per 30 menit.

No

Waktu (Menit)

P1

P2

T1

T2

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

1,275 1,137 1,137 1,137 1,137 1,137 1,137 1,137 1,137 1,137 1,137 1,137 1,068 1,068 1,068 1,068

T4

41,3 40 37,4 38 38 34,2 36,1 36,1 36,8 37,2 37,8 38 38,3 38,5 39 39

-3,7 -5,5 -8 -8,6 -10,9 -9,6 -10,3 -10,3 -10,2 -10,8 -11 -11,4 -11,7 -11,9 -12,4 -12,2

˚C

Bar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

T3

11,342 10,997 10,997 10,997 11,342 9,963 9,963 10,308 10,308 10,653 10,653 10,997 10,997 10,997 10,997 10,997

-1 -2 -2,2 -2,8 -3 -3,4 -3 -3,4 -3 -3,2 -3,3 -3,2 -3,6 -3,5 -3,7 -3,7

50 64,4 70,1 73,3 76,2 70,6 71 71,5 72,7 74 75 75,6 75 75,3 76 76,1

Keterangan : T1= Suhu refrigeran saat keluar dari evaporator, °C. T2=

Suhu

refrigeran

saat

keluar

30

dari

kompresor,

°C.


31

T3= Suhu refrigeran saat keluar dari kondensor, °C. T4= Suhu refrigeran saat keluar dari pipa kapiler, °C. P1= Tekanan refrigeran saat masuk kompresor, Bar. P2= Tekanan refrigeran saat keluar kompresor, Bar.

Dari data tekanan dan suhu yang diperoleh dapat dicari besarnya nilai entalpi (h) dengan cara melihat dari P-h diagram untuk refrigeran R134a. Besar nilai entalpi (h) disetiap titik 1, 2, 3, 4 dari waktu kewaktu dalam satuan kJ/kg. Nilai entalpi dari waktu ke waktu dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Besar entalpi (h) dari waktu ke waktu

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

Entalpi (kJ/kg)

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

h1

h2

h3

h4

402 402 402 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400

430 444 452 455 455 454 454 456 454 456 454 454 457 457 458 458

259 257 254 255 253 250 252 253 253 252 252 253 253 253 254 254

259 257 254 255 253 250 252 253 253 252 252 253 253 253 254 254


32

4.2 Perhitungan a. Kerja Kompresor Persatuan Massa Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat mempergunakan Persamaan (2.3) : Wkomp = (h2– h1), kJ/kg Hasil penelitian disajikan pada Table 4.3

Tabel 4.3 Kerja kompresor persatuan massa 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

430 444 452 455 455 454 454 456 454 456 454 454 457 457 458 458

402 402 402 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400

Wkomp (kJ/kg) 28 42 50 55 55 54 54 56 54 56 54 54 57 57 58 58


33

b. Kalor yang dilepas Kondensor persatuan massa Untuk mendapatkan besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat mempergunakan Persamaan (2.5) : Qkond = (h2 – h3) ,kJ/kg Hasil penelitian disajikan pada Table 4.4 Table 4.4 Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa 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

h3 kJ/kg

430 444 452 455 455 454 454 456 454 456 454 454 457 457 458 458

259 257 254 255 253 250 252 253 253 252 252 253 253 253 254 254

Qkond (kJ/kg) 171 187 198 200 202 204 202 203 201 204 202 201 204 204 204 204

c. Kalor yang diserap Evaporator Persatuan Massa Untuk mendapatkan besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat mempergunakan Persamaan (2.5) : Qevap

= (h1 – h4), kJ/kg


34

Hasil penelitian disajikan pada Table 4.5 Tabel 4.5 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

No

Waktu (menit)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

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

h1

h4 kJ/kg

402 402 402 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400

259 257 254 255 253 250 252 253 253 252 252 253 253 253 254 254

Qevap (kJ/kg) 143 145 148 145 147 150 148 147 147 148 148 147 147 147 146 146

d. COP aktual freezer Dengan mengetahui kalor yang diserap evaporator 143 kJ/kg dan kerja kompresor 28 kJ/kg, maka COP aktual freezer dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (2.6) :

Hasil penelitian disajikan pada Table 4.6


35

Tabel 4.6 COP aktual freezer

No

Waktu (menit)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

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

Qevap Wkomp COP

kJ/kg 143 145 148 145 147 150 148 147 147 148 148 147 147 147 146 146

28 42 50 55 55 54 54 56 54 56 54 54 57 57 58 58

5,11 3,45 2,96 2,64 2,67 2,78 2,74 2,63 2,72 2,64 2,74 2,72 2,58 2,58 2,52 2,52

e. COP ideal freezer Dengan mengetahui temperatur kerja evaporator sebesar te dan temperatur kerja kondenser sebesar tc.

Besarnya COP ideal dapat dihitung dengan

Persamaan (2.7) : COPideal = (273,15 + te) / (tc – te) Hasil penelitian disajikan pada Table 4.7


36

Tabel 4.7 COP ideal freezer

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

Waktu Tkondenser Tevaporator (Menit) C⁰ 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480

41,3 40,2 38 39,7 41,5 34,7 36,2 36,2 37 38 38,9 40,5 41,2 42 42,2 42,3

-18,8 -21,7 -21,7 -21,8 -21,7 -22 -22,5 -22 -22,5 -22,6 -22,3 -22,4 -22,6 -22,5 -22,5 -22,4

COP ideal 4,23 4,06 4,21 4,08 3,97 4,42 4,27 4,31 4,21 4,13 4,09 3,98 3,92 3,88 3,87 3,87

f. Efisiensi mesin pendingin Dengan mengetahui nilai dari COPaktual dan COPideal maka efisiensi freezer dapat dihitung dengan Persamaan (2.8) Efisiensi = COPaktual/COPideal Hasil penelitian disajikan pada Table 4.8


37

Tabel 4.8 Efisiensi freezer

No

Waktu (Menit)

COP

COP ideal

Efisiensi (%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

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

5,11 3,45 2,96 2,64 2,67 2,78 2,74 2,63 2,72 2,64 2,74 2,72 2,58 2,58 2,52 2,52

4,23 4,06 4,21 4,08 3,97 4,43 4,27 4,31 4,21 4,13 4,09 3,98 3,92 3,88 3,87 3,87

1,21 0,85 0,7 0,65 0,67 0,63 0,64 0,61 0,65 0,64 0,67 0,68 0,65 0,66 0,65 0,65

4.3 Pembahasan a. Kerja kompresor Hasil penelitian untuk kerja kompresor persatuan massa refrigeran dari waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 4.1.


38

60

Wkomp, kJ/kg

50 40 30 Wkomp = 2x10-06t3 - 0,0015t2 + 0,4087t + 20,849

20 10 0

60

120

180

240

300

360

420

480

540

Waktu, menit

Gambar 4.1. Kerja kompresor terhadap waktu.

Dari Gambar 4.1, pada awal mula nampak bahwa kerja kompresor dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran stabil pada harga tertentu. Pada penelitian ini kerja kompresor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t= 150 menit, dengan harga Wkomp sebesar 55 kJ/kg. Jika nilai Wkomp dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Wkomp = 2x10-06t3 – 0,0015t2 + 0,4087t + 20,849 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

b. Kalor yang dilepas kondensor Hasil penelitian untuk kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.2.


220

39

Qkond = -9x10-09t4 + 1x10-05t3 - 0,0048t2 + 0,8498t + 150,41

Qkond, kJ/kg

210 200 190 180 170 160 0

60

120

180

240

300

360

420

480

540

Waktu, menit

Gambar 4.2. Kalor yang dilepas kondensor terhadap waktu.

Dari Gambar 4.2 pada awal mula nampak bahwa kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu. Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran stabil pada harga tertentu. Pada penelitian ini kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga Qkomd sebesar 204 kJ/kg. Jika nilai dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Qkond = -9x10-09t4 + 1x10-05t3 – 0,0048t2 + 0,8498t + 150,41 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

c. Kalor Diserap Evaporator Hasil penelitian untuk Kalor Diserap Evaporator persatuan massa refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.3.


40

Qevap = -9x10-10t4 + 1x10-06t3 - 0,0005t2 + 0,021t + 140,53

154

Qevap, kJ/kg

152 150 148 146 144 142 140 0

60

120

180

240

300

360

420

480

540

Waktu, menit

Gambar 4.3. Grafik hubungan kalor diserap evaporator terhadap waktu.

Hasil penelitian untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.3. Dari Gambar 4.3 pada awal mula nampak bahwa energi kalor yang diserap evaporator dengan berjalannya waktu mengalami penurunan sampai pada waktu tertentu nilai kalor yang diserap evaporator stabil pada harga tertentu. Pada penelitian ini nilai kalor yang diserap evaporator mulai stabil pada waktu sekitar t= 210 menit, dengan harga Qevap sebesar 148 kJ/kg. Kemungkinan proses penurunan Qevap 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. Jika nilai Qevap dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Qevap = -9x10-10t4 + 1x10-06t3 - 0,0005t2 + 0,1021t + 140,53 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).


41

d. COP aktual freezer Hasil penelitian COPaktual freezer persatuan massa refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.4. 6.00 COPaktual = 8x10-10t4 - 1x10-06t3 + 0.,004t2 - 0,0704t + 6,6644 5.00

COPaktual

4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0

60

120

180

240

300

360

420

480

Waktu, menit

Gambar 4.4. Grafik Hubungan COPaktual terhadap Waktu. e. Pada Gambar 4.4. memperlihatkan besar COPaktual freezer persatuan massa refrigeran dari waktu kewaktu. Nampak dari Gambar 4.4 untuk t = 0 sampai t = 480 menit, nilai COPaktual berubah ubah dari waktu ke waktu. Pada penelitian ini nilai COPaktual mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga COP aktual sebesar 2,78. Jika nilai COPaktual dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan COPaktual = 8x10-10t4 1x10-06t3 + 0,0004t2 – 0,0704t + 6,6644 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit). Semakin besar COP mesin pendingin semakin baik, karena kerja yang dilakukan mesin kompresor semakin kecil. COP ideal freezer


42

Hasil penelitian COPideal freezer dari waktu t=30 menit sampai t=480

COPideal

menit disajikan pada Gambar 4.5. 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

COPideal = 3x10-10t4 - 3x10-07t3 + 9x10-05t2 - 00093x + 4,4219

0

60

120

180

240

300

360

420

480

Waktu t, (menit)

Gambar 4.5. Grafik Hubungan COP ideal terhadap Waktu. Besar kerja kompresor, kalor yang dilepas kondensor, kalor yang diserap evaporator dan COP ideal tidak konstan atau berubah dari waktu kewaktu. Kemungkinan hal ini disebabkan karena suhu air yang didinginkan berubah-ubah setiap waktu, sehingga besar beban pendingin juga berubah-ubah terhadap waktu. Demikian juga dengan suhu udara luar yang tidak konstan. Pada penelitian ini nilai COPideal mulai stabil pada waktu sekitar t= 210 menit, dengan harga COPideal sebesar 4,27. Jika nilai COPideal dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan COPideal = 3x10-10t4 - 3x10-07t3 + 9x10-05t2 – 0,0093x + 4,4219 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).


43

f. Efisiensi freezer Hasil penelitian efisiensi freezer dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.6. 140 Efisiensi= 2x10-10t4 - 210-07t3 + 9x10-05t2 - 0,0152x + 1,547

120

Efisiensi

100 80 60 40 20 0 0

60

120

180

240

300

360

420

480

Waktu t, (menit)

Gambar 4.6. Grafik Hubungan efisiensi terhadap Waktu. Pada Gambar 4.6. memperlihatkan besar efisiensi freezer dari waktu kewaktu. Nampak dari Gambar 4.4 untuk t = 0 sampai t = 480 menit, nilai efisiensi freezer berubah ubah dari waktu ke waktu. Pada penelitian ini nilai efisiensi freezer mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga efisiensi freezer sebesar 60 %. Jika nilai efisiensi freezer dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Efisiensi= 2x10-10t4 - 210-07t3 + 9x1005 2

t – 0,0152x + 1,547 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Dari percobaan mesin pendingin yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : a. Freezer yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik dan mampu mendinginkan air 500 ml dalam waktu 480 menit dengan pencapaian suhu air sebesar - 3,7 °C. b. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t= 150 menit, dengan harga Wkomp sebesar 55 kJ/kg. Jika nilai Wkomp dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Wkomp = 2x10-06t3 – 0,0015t2 + 0,4087t + 20,849 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit). c. Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga Qkomd sebesar 204 kJ/kg. Jika nilai Qkomd dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Qkond = -9x10-09t4 + 1x10-05t3 – 0,0048t2 + 0,8498t + 150,41 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit). Kalor yang diserap evaporator mulai stabil pada waktu sekitar t= 210 menit, dengan harga Qevap sebesar 146 kJ/kg. Jika nilai Qevap dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Qevap = -9x10-10t4 +

44


45

d. 1x10-06t3 – 0,0005t2 + 0,1021t + 140,53 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit). e. COPaktual mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga COP aktual sebesar 2,78. Jika nilai COPaktual dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan COPaktual = 8x10-10t4 - 1x10-06t3 + 0.0004t2 0.0704t + 6.6644 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit). f. COPideal mulai stabil pada waktu sekitar t= 210 menit, dengan harga COPideal sebesar 4,27. Jika nilai COPideal dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan COPideal = 3x10-10t4 - 3x10-07t3 + 9x10-05t2 – 0,0093x + 4,4219 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit). g. Efisiensi freezer mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga efisiensi freezer sebesar 60 %. Jika nilai efisiensi freezer dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Efisiensi= 2x10-10t4 210-07t3 + 9x10-05t2 - 0.0152x + 1.547 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 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 mesinpendingin ini, antara lain : Sebelum proses pengambilan data sebaiknya dilakukan pengecekan beberapa kali, sehingga saat proses pengambilan data tidak terjadi kendala


46

a. seperti kebocoran pada wadah atau kebocoran pada pipa pengelasan dan kerusakan pada alat ukur. b. Untuk lebih meningkatkan kinerja mesin pendingin perlu dilakukan dengan cara menambahkan isolator pada evaporator agar dapat bekerja lebih maksimal.


DAFTAR PUSTAKA

Frank Kreith, 1986, Principle of Heat Transfer (Prinsip – Prinsip Perpindahan Panas). Erlangga. Jakarta Helmi Risza, 2008, Perbandingan Cop Pada Refrigerator Dengan Refrigeran R12 Dan R134a, Jakarta. Holman, J. P., 1994, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta. Renggani, G.W, 2013, Penggunaan Refrigeran R22 dan R134a pada Mesin Pendingin, Jakarta. Stoecker, W. F., 1989, Refrigeran dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta. Witjahjo Soegeng, 2009, Uji Prestasi Mesin Pendingin Menggunakan Refrigeran Lpg, Palembang.

47


LAMPIRAN

Percobaan 1

48


Percobaan 2

49


Percobaan 3

50


Percobaan 4

51


Percobaan 5

52


Percobaan 6

53


Percobaan 7

54


Percobaan 8

55


Percobaan 9

56


Percobaan 10

57


Percobaan 11

58


Percobaan 12

59


Percobaan 13

60


Percobaan 14

61


Percobaan 15

62


Percobaan 16

63

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents