BAB I - V pendingin fix.doc

Laporan Praktikum Mesin Pendingin

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mesin pendingin merupakan suatu bagian yang tidak dapat dilepaskan dari

kemajuan teknologi saat ini. Banyak mesin pendingin diterapkan dalam penyegaran

udara (air conditioning) dan refrigrasi industri yang meliputi proses pengawetan

makanan, penyerapan kalor dari bahan-bahan kimia pada industri petrokimia,

perminyakan serta pada industri lainnya.

Dalam kegiatan sehari – hari manusia memerlukan kondisi udara tertentu

untuk menunjang aktifitasnya. Misalnya kondisi udara dalam ruang kantor atau

gedung perlu dibuat sejuk agar tercipta suasana yang nyaman.

Bagi seorang mahasiswa teknik Mesin sangat perlu untuk mempelajari

masalah yang berkenaan dengan mesin pendingin khususnya mengenai prinsip

kerjanya sebab sangat berhubungan dengan matakuliah yang dipelajari misalnya

matakuliah termodinamika. Oleh karena itu dengan pelaksanaan praktikum ini

praktikan akan mengerti aplikasi ilmu yang telah dipelajari di perkuliahan.

1.2 Rumusan Masalah

a. Dari Air Flow Duct, dengan prinsip-prinsip psychrometri dan keseimbangan

energi dapat ditentukan :

1. Bagaimanakah perubahan sifat-sifat udara sepanjang duct dalarn diagram

psychrometri

2. Berapakah Coeficient of Performance (COP) total dari seluruh instalasi

mesin pendingin.

3. Berapakah energi hilang pada tiap potongan duct.

4. Berapakah efisiensi boiler sebagai komponen pelengkap instalasi P.A.

Hilton.

b. Dari siklus refrigerant didapat:

1. Bagaimanakah siklus refrigerasi R-22 yang aktual.

2. Berapakah kapasitas pendinginan (refrigerating capacitv).

3. Berapakah COP berdasarkan siklus refrigerant.

Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2012/2013


4. Bagaimanakah tabel perubahan parameter, efek dan fase yang dialami

refrigerant selama 1 siklus

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam praktikum ini antara lain :

1. Tidak membahas gesekan pada duct

2. Tidak membahas aktual spesifikasi alat terkait terhadap performa

evaporator, kompressor, boiler, dan juga terhadap hasil praktikum

3. Tidak dibahas perpindahan panas duct terhadap aliran

1.4 Masuk dan Tujuan Praktikum

a. Dari Air Flow Duct, dengan prinsip-prinsip psychrometri dan keseimbangan

energi dapat ditentukan :

1.Perubahan sifat-sifat udara sepanjang duct dalarn diagram psychrometri

2. Coeficient of Performance (COP) total dari seluruh instalasi mesin

pendingin.

3. Energi hilang pada tiap potongan duct.

4. Efisiensi boiler sebagai komponen pelengkap instalasi P.A. Hilton.

b. Dari siklus refrigerant didapat:

1. Siklus refrigerasi R-22 yang aktual.

2. Kapasitas pendinginan (refrigerating capacitv).

3. COP berdasarkan siklus refrigerant.

4. Gabungan data dari Air Flow Ducts dapat mengetahui efisiensi evaporator

yang merupakan kornponen utama dalam proses Heat Exchanger.

1.5 Manfaat Praktikum

Dengan melakukan praktikum mesin pendingin ini, dapat memahami mengenai

proses – proses dan siklus – siklus thermodinamika yang terjadi dan dapat

mengetahui komponen yang terlihat didalamnya sehingga praktikan dapat

mempelajari pengaruh-pengaruhnya dalam unjuk kerja mesin.



1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika dari penulisan laporan ini adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini membahas mengenai hal-hal yang bersifat umum dalam suatu

karya ilmiah, yang meliputi latar belakang masalah, batasan masalah, maksud dan

tujuan praktikum, manfaat praktikum dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas teori-teori yang digunakan sebagai dasar untuk pembahasan

bab-bab selanjutnya meliputi definisi mesin pendingin, dasar pengkondisian udara

mesin pendingin.

BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN

Bab ini membahas mengenai instalasi mesin pendingin, pengkondisian udara,

spesifikasi peralatan, pelaksanaan percobaan.

BAB IV PENGOLAHAN DATA

Hal-hal yang dibahas dalam bab ini meliputi perhitungan data dan pembahasan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan yang didapatkan dari pembahasan yang telah

dilakukan serta saran yang diajukan oleh praktikan kepada laboratorium pada saat

praktikum telah selesai dilakukan.



BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Mesin Pendingin

Adalah mesin konversi energi yang dipakai untuk memindahkan panas dari

temperatur rendah ke temperatur yang lebih tinggi dengan menambah kerja dari

luar. Secara jelasnya mesin pendingin merupakan peralatan yang digunakan dalam

proses pendinginan suatu materi (fluida) sehingga mencapai temperatur dan

kelembaban yang diinginkan, dengan jalan menyerap kalor dari materi (fluida)

yang akan dikondisikan, atau dengan kata lain menyerap panas (kalor) dari suatu

reservoir dingin dan diberikan ke reservoir panas.

2.2 Mesin Pendingin

2.2.1 Sejarah Mesin Pendingin

Perkembangan siklus refrigerant dan mesin pendingin merintis jalan bagi

pertambahan dan penggunaan mesin penyegar udara (Air Conditioning).

Teknologi ini dimulai oleh Cagnicered De La Tour, (Perancis, 1832).

Kemudian dilajutkan oleh Hurprey Day dan asistennya M.Faraday (Inggris

1824) yang merupakan orang pertama penemu cara mencairkan gas amonia.

Prinsip dasar refrigerasi dikembangkan oleh N.L.S. Carnott (Perancis

1824) lalu Joseph M.C Credy (Amerika 1887) yang pertama membuat instalasi

mesin pendingin yang dinamakan mesin pencuci udara (Air Washer) yaitu

sistem pendingin yang menggunakan gerakan air, sedangkan Dr. Willis Houlan

Carrier (Amerika 1906) membuat alat pengukur temperatur dengan

kelembaban udara yaitu dapat menyegarkan udara dengan mesin pencuci

udara.

2.2.2 Macam Mesin Pendingin

Menurut cara kerjanya, mesin pendingin dibagi menjadi :

1. Mesin pendingin dengan Siklus Pendinginan Kompresi Uap.

Mesin ini menggunakan kompresor untuk menaikkan tekanan uap

zat pendingin dari evaporator kemudian mendorongnya ke dalam

kondensor agar mudah diembunkan. Siklus pada mesin ini hampir

merupakan kebalikan siklus daya Rankine, perbandingannya adalah



siklus ini menggunakan klep yang menghasilkan penurunan tekanan

secara isoentalpi.

Gambar 2.1 Sistem Pendinginan Kompresi Uap

Sumber : Refrigerasi dan Pengkondisian Udara (W.F. Stoecker, 1992 hal. 133)

2. Mesin Pendinginan dengan Siklus Pendinginan Absorbsi

Mesin ini menggunakan dua fluida, yaitu sebuah zat pendinginan

dan sebuah sistem pendinginan uap konvensional yang digantikan

dengan kumpulan penyerap generator pompa. Kerja sistem zat pendingin

yang bertekanan rendah dihisap oleh larutan cair dalam absorber. Proses

absorbsi dilakukan secara adiabatis, suhu larutan naik dan absorbsi uap

akan berhenti untuk mengaitkan proses absorbsi, absorber didinginkan

oleh udara atau air lalu melepas kalor ke udara bebas. Lalu dipompakan

ke tekanan tinggi. Didalam generator uap dikeluarkan dan larutan

penyerap dengan menambahkan kalor. Larutan cairan dikembalikan ke

penyerap. Larutan Fluida yang dipakai ialah :

LiBr + H20

NH3 + H20



Gambar 2.2. Sistem Pendinginan Absorbsi

Sumber: Stocker (terj.), Refrigerasi dan Pengkondisian Udara.hal. 313

Perbedaan antara Mesin pendingin kompresi uap dengan Absorbsi

Mesin kompresi uanp menggunakan 1 fluida atau refrigerant

untuk proses siklus pendinginan dan dibantu udara pada kondensor untuk

pelepasan kalor, sementara pada mesin pendingin absorbsi menggunakan

2 fluida yang mana 1 fluida sebagai penyerap kalor seperti pada mesin

pendingin kompresi uap, dan 1 nya lagi membantu mendinginkan

refrigerant pertama.

Berdasarkan penggunaannya, mesin pendingin dibedakan menjadi 3 macam,

yaitu :

1. Air Conditioner

Untuk mempertahankan kelembaban relatif di dalam suatu ruangan,

sehingga diperoleh kesegaran serta kenyamanan. Mesin ini banyak

digunakan pada percetakan, fotografi, farmasi, tekstil, laboratorium, tempat

tinggal, kantor, kendaraan, dsb.

2. Cold Storage

Mesin ini digunakan untuk menjaga kestabilan temperatur ruangan (menjaga

temperatur dan kelembaban nisbi). Berfungsi untuk menyimpan bahan

makanan dan minuman, alat kedokteran, dan lainnya.

3. Freezer

Mesin ini berfungsi untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah dan

biasanya mencapai 00C. Digunakan pada pembuatan es, untuk pengawetan

daging, sayuran, dan lain-lain.



2.2.3 Bagian Utama Mesin Pendingin Kompresi Uap

1. Kompresor

Alat yang digunakan untuk mengkompresikan refrigerant (zat

pendingin) yang berbentuk uap ke dalam kondensor sehingga tekanannya

naik dan mudah diembunkan.

- Kompresor Positif

Gas masuk ke dalam silinder dan dikompresikan

- Kompresor dinamik

Gas yang dihisap masuk dipercepat alirannya oleh sebuah

impeller yang kemudian merubah energi kinetic untuk menaikkan

tekanan.

Kompresor juga dapat digolongkan berdasarkan spesifikasinya antara

lain :

1. Penggolongan berdasarkan metode kompresi terbagi menjadi dua

jenis yaitu :

a) Metode kompresi positif dibagi menjadi 4 yaitu:

Kompresi Torak Bolak – Balik

Gambar 2.3 Kompresor Torak Bolak Balik

Sumber : Wiranto, A. Penyegaran udara hal 127

Kecepatan kompressor yang digunakan antara 900 – 1800 rpm.

Untuk kapasitas lebih besar dapat digunakan kompressor tingkat ganda

bolak balik.



Kompresor Tingkat Ganda Bolak – Balik

Gambar 2.4 : Mekanisme kompresor torak ganda kecepatan tinggi


Kompresor Putar

Dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu daun berputar dan

daun stasioner diam



Gambar 2.5 : Mekanisme kompresor Putar


Kompresor Sekrup

Kompressor ini awal mulanya dirancang untuk mendapat

kompressor tanpa pelumas, memiliki 2 motor berpasangan,

berturut turut gigi jantan dan betina. Keuntungannya adalah

junlah bagian yang bergesekkan kecil, perbandingan kompresi

uap yang tinggi dalam 1 tingkat, relatif stabil terhadap kotoran

yang terserap dalam refrigerant.

Gambar 2.6 : Mekanisme kompresor sekrup




Gambar

Gambar.2.7 : Konstruksi kompresor sekrup


Metode kompresi sentrifugal dibagi menjadi dua jenis yaitu

kompresor sentrifugal tunggal dan tingkat ganda.

a. Penggolongan berdasarkan bentuk

1. Jenis Vertikal

2. Jenis Horizontal

3. Jenis Sumbu banyak (Jenis V,VV,W)

b. Penggolongan berdasarkan kecepatan putar

1. Jenis kecepatan tinggi

2. Jenis kecepatan rendah

c. Penggolongan berdasarkan gas refrigerant

1. Kompresor ammonia

2. Kompresor Freon

3. Kompresor CO2

d. Penggolongan berdasarkan konstruksi

1. Jenis terbuka

2. Jenis hermetic

Pada dasarnya kompresor hermetic hamper sama dengan

kompresor semi hermetik. Perbedaannya terletak pada cara

penyambungan rumah baja kompresor dengan stator motor



penggeraknya. Pada kompresor hermetik rumah kompresor dibuat dari

baja dengan sambungan las.

Gambar 2.8 : kompresor putar hermetik


Pada kompresor jenis semi hermetik rumah terbuat dari besi

tuang dan bagian-bagian penutup menjadi satu, hasilnya tidak perlu

menyekat poros, bunyi lebih halus, konstruksi lebih kompak dan

mencegah kebocoran refrigerant.

Gambar 2.9 : kompresor putar semi hermetik


2. Kondensor



Alat yang berfungsi untuk mengubah refrigerant (zat pendingin) yang

mempunyai fase/wujud uap menjadi cair pada tekanan konstan (sebagai alat

pengembun refrigerant).Kondensor dibagi menjadi empat yaitu :

a. Kondensor tabung dan pipa horizontal

Banyak digunakan pada unit pendinginan air dan penyegar udara

baik untuk ammonia maupun Freon. Untuk amonia pipa pendingin

biasanya terbuat dari pipa baja. Sedangkan pada Freon pipa pendingin

menggunakan pipa tembaga. Jika dikehendaki adanya ketahanan korosi

sebaiknya digunakan pipa kuningan atau cupro nikel dan pelat pipa

kuningan.

Gambar 2.10 : Kondensor tabung dan pipa horizontal


b. Kondensor tabung dan pipa koil

Banyak digunakan pada unit Freon sebagai refrigerant

berkapasitas kecil missal pada penyegar udara jenis paket.



Gambar 2.11 : Kondensor tabung dan koil


c. Kondensor jenis pipa ganda

Merupakan susunan dari dua pipa koaksial yang dipakai

pada pipa refrigerasi berkapasitas rendah dan Freon sebagai

refrigerannya.

Gambar 2.12 : Kondensor Jenis Pipa Ganda


d. Kondensor pendingin udara koil bersirip pelat



Terdiri dari koil pipa pendingin bersirip pelat dengan sirip

aluminium atau pipa tembaga dan sirip tembaga.

Gambar 2.13 : Kondensor pendingin udara koil bersirip pelat


3. Katup Ekspansi

Mempunyai fungsi untuk menguapkan cairan refrigerant agar mudah

menguap jika mendapat panas. Ada tiga jenis katup ekspansi yaitu :

a. Katup ekspansi otomatik termostatik jenis pengaman



Gambar 2.14 : Katup ekspansi otomatik termostatik jenis pengaman


b. Katup ekspansi manual

Adalah katup ekspansi dengan throttle yang diatur secara

manual yaitu menggunakan katup jarum yang berbeda dengan katup

stop biasa.

Gambar 2.15 : Katup Ekspansi Manual


c. Katup ekspansi tekanan konstan

Katup digerakkan oleh tekanan evaporator untuk memper-

tahankan tekanan konstan di evaporator.

Gambar 2.16 : Katup Ekspansi Tekanan Konstan




4. Evaporator

Berfungsi untuk menyerap panas dari udara luar sehingga refrigerant

berubah fase menjadi uap. Evaporator dibagi dalam beberapa golongan sesuai

dengan refrigerant yang ada di dalamnya, yaitu:

a. Jenis ekspansi kering

Cairan yang diekspansikan melalui katup ekspansi pada waktu masuk

ke dalam evaporator sudah dalam keadaan campuran dengan uap sehingga

keluar dari evaporator dalam keadaan kering.

b. Jenis setengah basah

Evaporator jdengan kondisi refrigerant antara evaporator jenis

ekspansi kering dan evaporator jenis basah. Dalam evaporator jenis basah

selalu ada refrigerant dalam pipa penguapannya.

c. Evaporator basah

Pada evaporator ini sebagian besar dari evaporator terisi oleh

refrigerant.

Evaporator memiliki tiga macam konstruksi yaitu :

a. Evaporator tabung dan koil

Dipakai pada mesin pendingin kecil. Terdapat pipa koil tunggal atau

pipa ganda di dalam sebuah silinder.



Gambar 2.17 : Evaporator Tabung Dan Koil


b. Evaporator tabung dan pipa jenis ekspansi kering

Menggunakan banyak pipa yang dipasang di dalam tabung seperti

pada gambar di bawah ini, refrigerant mengalir pada pipa, cairan yang

didinginkan mengalir diluar pipa refrigeran tetapi dalam tabung.

Gambar 2.18 : Evaporator Tabung Dan Pipa Jenis Ekspansi Kering


c. Evaporator kecil dengan pendinginan udara

Terdiri dari pipa koil bersirip di bagian luarnya. Ada dua macam koil

dengan pendinginan udara ekspansi langsung. Pada ekspansi langsung

refrigerant diuapkan langsung di pipa evaporator. Sedangkan pada

ekspansi tak langsung udara didinginkan dulu oleh refrigerant.

Gambar 2.19 : Evaporator Kecil Dengan Pendinginan Udara




2.2.4 AC Central

Adalah pengkondisian udara yang digunakan untuk instalasi didalam

suatu gedung yang tak memiliki pengukur suhu tersendiri, terkontrol dari 1

titik dan didistribusikan melalui pipa.

Gambar 2.20 : Skema Ac Central

Sumber : Masisnanto.blogdetik.com

Bagian-bagian dari mesin pendingin central antara lain :

1. Chiller : Mesin refrigerasi untuk mendinginkan air pada sisi

evaporatornya. Terdiri dari katup ekspansi, evaporator,kompresor

dan kondensor dengan refrigerant R-22

2. AHU : Mesin penukar kalor, dimana panas dari ruangan

dihembuskan melalui AHU sehingga menjadi udara dingin. Terdiri

dari filter,fan dan cooling coil refrigerant disini berupa air + NaCl.

3. Cooling Tower : Mesin untuk pendinginan, pada chiller.

Berhubungan langsung dengan kondensor, refrigerant air



4. Pompa sirkulasi : Untuk sirkulasi air dingin, dari chiller ke koil

pendingin, untuk chilled water pump. Sedangkan condensor water

pump untuk chiller jenis water cooled.

Gambar 2.21 : Skema Pendinginan Central dengan Bak Penampung

Sumber : catatan kuliah pendingin dan pemanas, Bp. Ir. Made G.

Prinsip kerja dari pendingin udara central adalah ac central menghisap

udara dari ruangan dan lingkungan. Sistem ini menggunakan 2 jenis siklus,

pada chiller menggunakan siklus kompresi uap dengan refrigerant R-22 dan

yang kedua dengan refrigerant sekunder, air + NaCl yang nanti menuju ke

AHU dari evaporator.

Siklus kompresi uap menggunakan 4 komponen utama yaitu

kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator (chiller). Di kondensor

terjadi pertukaran panas antara refrigerant R-22 dengan air pada cooling tower.

Pada cooling tower, air hasil pertukaran panas di kondensor didinginkan

dengan cara menyemprotkan air melalui spray sehingga berbentuk butiran air,

ditahap ini air melepaskan panas, kemudian air mengalir melalui kisi

bertingkat yang membuat air mengalir melalui tingkat-tingkat tersebut, disaat

yang bersamaan, udara dari fan dibawah tank naik dan bertemu dengan aliran

air, disini terjadi konveksi paksa antara air dengan udara, yang membuat air

lebih dingin.

Siklus sekunder menggunakan refrigant air + NaCl, sehingga titik didih

lebih tinggi serta titik beku lebih rendah dari air biasa. Disini refrigrant



mengalami pertukaran pada evaporator yang nantinya akan mengalir lagi

menuju koil pendingin dengan bantuan pompa. Dikoil pendingin, refrigrant

menyerap udara panas dari ruangan serta lingkungan luar, ini diperlukan untuk

memberikan oksigen tambahan untuk ruangan yang didinginkan.

2.2.5 Siklus Mesin Pendingin

Siklus pendingin ideal ialah, siklus carnot terbalik, namun dalam aplikasinya sulit dicapai.

Gambar 2.22 : Daur Refrigerant Carnot

Sumber : Stoecker, refrigerasi dan pendinginan udara, hal 187



Gambar 2.23 : Perbaikan Daur refrigerasi Carnot Dengan Kompresi Uap


Gambar 2.24 : Daur Kompresi Uap Standar


Pada gambar dapat dijelaskan tentang perubahan siklus carnot, dengan

kompresi uap kering, yang menghasilkantitik no 2 pada gambar 2.23. Pada

grafik juga terdapat daerah panas lanjut sebagai dampak perbaikan, pada

gambar selanjutnya ialah perbaikan pada proses ekspansi, sehingga

menghasilkan trotel sebagai jalan keluar dari kesulitan pada aplikasi nyata.

Siklus pendingin standar pada diagram P-h



Gambar 2.25 : Daur Kompresi Uap Standar pada Diagram P-h


Keterangan :

1-2 : proses kompresi secara isentropik

2-3 : proses pelepasan panas pada suhu dan tekanan konstan

3-4 : proses ekspansi secara isentropik

4-1 : proses penguapan refrigeran pada suhu dan tekanan konstan



Gambar 2.26 : Daur Kompresi Uap Nyata dibanding Daur Standar


Dari gambar diatas ternyata daur kompresi uap nyata mengalami

penurunan efisiensi, disebabkan pressure drop pada kondensor dan evaporator.

Pressure drop terjadi karena uap refrigerant masuk kedalam luas

penampang lebih besar, adanya losses karena belokan, saluran, pipa, isolasi,

gesekan terhadap dinding, menyebabkan proses tidak isobarik.

Subcooling terjadi karena : jumlah panas yang dilepas kondensor terlalu

banyak, sehingga refrigerant cair lebih dingin dari suhu minimum (temperatur

saturasi) penyimpangan terjadi pada titik 3 – 3’. Subcooling bermanfaat dalam

melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa seluruh refrigeran

yang memasuki alat ekspansi dalam keadaan 100 persen cair.

Superheating terjadi karena : jumlah panas yang diserap evaporator

terlalu banyak dan disarankan sebagai pencegah cairan agar tidak memasuki

kompresor.

2.2.6 Refrigerant

Refrigeran adalah bahan pendingin berupa fluida yang digunakan untuk

menyerap panas melalui perubahan fase cair ke gas (menguap) dan

membuang panas melalui perubahan fase gas ke cair (mengembun).

2.2.6.1 Macam-Macam Refrigerant

Berdasarkan penggunaanya, refrigeran dibagi menjadi :

1. Refrigeran primer

Refrigeran yang digunakan pada sistem kompresi uap

2. Refrigeran sekunder



Cairan-cairan yang digunakan untuk membawa energi kalor bersuhu

rendah dari suatu lokasi ke lokasi lain

Berdasarkan komponen penyusunnya, refrigeran dibagi menjadi 4,

yaitu:

1. Senyawa halokarbon

Refrigerant ini mempunyai satu atau lebih asam dari salah satu

halogen (klorin, flourin,dan bromin) contoh;

a. Trikloro monofluoro metana (CCl3F)

b. Dikloro difluoro metana (CCl2F2)

c. Monokloro trifluoro metana (CClF3)

d. Monokloro difluoro metana (CHClF2)

e. Metil klorida (CH3Cl)

f. Dikloro tetrafluoro etana (CClF2 . CClF2)

2. Senyawa anorganik

Merupakan refrigeran yang digunakan pada masa lalu.

Misal : amonia (NH3), air (H2O), udara, CO2, SO2,

3. Hidrokarbon

Banyak senyawa hidrokarbon yang cocok digunakan sebagai

refrigeran, khususnya untuk dipakai pada industri perminyakan dan

petrokimia. Diantaranya adalah metana (CH4), propana (C3H8) dan

etana (C2H6).

4. Azeotrop

Suatu senyawa azeotrop dua substansi adalah campuran yang tidak

dapat dipisahkan komponen-komponennya secara destilasi. Azeotrop

menguap dan mengembun sehingga suatu substansi tunggal yang

sifat-sifatnya berbeda dengan unsur pembentuknya. Misal : refrigeran

502 yang merupakan campuran 48,8% R-22 dengan 51,2% R-11

2.2.6.2 Syarat-Syarat Refrigerant

Refrigeran yang baik harus memenuhi syarat sebagai berikut :



1. Tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau dalam semua

keadaan.

2. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri, juga bila bercampur

dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya.

3. Tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada sistem

refrigerasi dan air conditiioning.

4. Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor, tetapi tidak

mempengaruhi atau merusak minyak pelumas tersebut.

5. Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak boleh terurai setiap

kali di mampatkan, diembunkan dan diuapkan.

6. Mempunyai titik didih yang rendah. Harus lebih rendah daripada

suhu evaporator yang direncanakan.

7. Mempunyai tekanan kondensasi yang rendah. Tekanan kondensasi

yang tinggi memerlukan kompresor yang besar dan kuat, juga

pipanya harus kuat dan kemungkinan bocor besar.

8. Mempunyai tekanan penguapan yang sedikit lebih tinggi dari 1

atmosfir. Apabila terjadi kebocoran, udara luar tidak dapat masuk ke

dalam sistem.

9. Mempunyai kalor laten uap yang besar, agar jumlah panas yang

diambil oleh evaporator dari ruangan jadi besar.

10. Apabila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat-alat yang

sederhana.

11. Harganya murah.

2.2.7 Kelebihan dan Kekurangan Hydrocarbon dan Halocarbon

Tabel 2.1 Kelebihan dan kekurangan refrigerant hidrocarbon dan halocarbon

Parameter Refrigerant Hidrocarbon (MC12/MC22) Refrigerant Halocarbon (R12/R22)

Kelebihan Ramah Lingkungan Tidak Beracun



Dapat terurai

Alternatif Refrigerant

Halokarbon

Sulit terbakar

Mudah didapat

Kekurangan - Mudah terbakar

- Flashpoint rendah

- Sifat merusak

terhadap karet (seal /

gasket)

- Mahal

- Dapat merusak

lapisan ozon,

sehingga

kegunaanya mulai

dibatasi

Sumber : www.global indoprima.com/hydrocarbon/hydrocarbon-refrigerant

Tabel 2.2 Parameter lingkungan refrigerant

No Parameter R-12 R-22 R-134 Halocarbon

1 Ozon Deflection

Potential (ODP)

1 0.06 0 0

2 Global Warming

Potential (GWP)

1500 510 420 3

3 Atmosfer Life Time

(ALT)

130 15 16 4

Sumber : www.global indoprima.com/hydrocarbon/hydrocarbon-refrigerant

Tabel 2.3 Perbandingan sifat fisika dari termodinamika Musicool MC-22 dan

Freon R-22

No Parameter MC-22 R-22

1 Panas jenis cairan jenuh pada 37,8 O C, Kj/Kg 2.909 1.325

2 Panas uap jenuh pada 37,8 O C, Kj/Kg 2.238 0.973

3 Konduktifitas termal cairan jenuh pada 37,8 O C, Kj/Kg 0.0868 0.0778



4 Konduktifitas termal uap jenuh pada 37,8 O C, Kj/Kg 0.0211 0.0128

5 Kerapatan cairan jenuh pada 37,8 O C, Kg/m3 471.3 1138.0

6 Kerapatan cairan jenuh pada 37,8 O C, Kg/m3 28.53 62.46

7 Kerapatan uap jenuh pada 37,8 O C, Kg/m3 2.42 4.705

8 Viskositas cairan jenuh pada 37,8 O C, Pa-s 84.58 143.1

9 Viskositas uap jenuh pada 37,8 O C, Pa-s 9.263 13.39

Sumber : www.globalindoprima.com/about-product/data-sheet-spesifikasi-

musicool

2.2.8 Istilah-istilah Mesin Pendingin

1. Panas laten (Joule)

Adalah jumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat

dimana akan menyebabkan terjadinya perubahan fase/wujud dari zat yang

bersangkutan tanpa mengalami perubahan temperature.

2. Panas sensible (Joule)

Adalah jumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat

dimana akan menyebabkan terjadinya perubahan temperatur tanpa

mengalami perubahan fase/wujud dari zat yang bersangkutan.

3. Panas Spesifik

Adalah jumlah panas/kalor yang diperlukan setiap kilogram massa zat

untuk menaikkan temperaturnya sebesar satu derajat Celcius.

4. Wet Bulb Temperature (OC)

Dalam hal ini digunakan termometer dengan sensor yang dibalut

dengan kain basah untuk menghilangkan pengaruh radiasi panas

5. Dry Bulb Temperature (OC)

Temperatur tersebut dapat dibaca pada termometer dengan sensor

kering dan terbuka.



6. Dew point Temperature (OC)

Adalah temperature pada saat udara menjadi jenuh, artinya udara

mulai berubah menjadi kondensat (mengembun) setelah mengalami proses

pendinginan pada tekanan konstan dan kelembaban absolute yang konstan.

7. Kelembaban Absolute (Kg kadar air/Kg udara kering)

Adalah perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering

dalam suatu volume campuran.

8. Kelembaban Relatif (%)

Adalah perbandingan antara tekanan parsial uap air dalam suatu

campuran tehadap tekanan jenuhnya pada temperatur yang sama.

(Arismunandar, Wiranto.2005:11)

9. Refrigerant effect (Kcal/Kg)

Yaitu kemampuan suatu refrigerant (zat pendingin) untuk menyerap

panas/kalor agar berubah fase/wujudnya berubah dari cair menjadi uap.

10. Enthalpy (Kj/Kg OK)

Adalah jumlah kalor yang dikandung oleh setiap kilogram zat pada

tekanan dan temperatur tertentu ditambah dengan kerja yang bekerja pada

zat tersebut yang merupakan perkalian antara tekanan yang bekerja pada

zat tersebut dengan volume spesifiknya.

11. Coeficient of Performance (COP)

Adalah perbandingan antara panas yang diserap oleh refrigerant (zat

pandingan) dengan kerja kompresor. (Kuliah Ir Made Gunadiarta)

12. Beban Pendinginan (Kj/s)

Yaitu kalor yang diambil tiap detik dari produk yang diinginkan

(kj/detik). Manfaatnya untuk meramalkan kalor yang mampu diserap tiap

detik oleh instalasi mesin pendingin (Kuliah Ir Made Gunadiarta)

13. Kapasitas Pendinginan (Kcal/jam)

Adalah jumlah kalor yang diserap oleh refrigerant dari benda atau

fluida yang hendak didinginkan. (Arismunandar, Wiranto.2005:155)

14. Kapasitas Pemanasan (Kcal/jam)

Adalah jumlah kalor yang dibuang tiap detik dikondensor untuk

menghasilkan pemanasan

15. Efek Pemanasan (Kcal/Kg)



Kalor yang diserap per satuan massa refrigerant, dikondensor untuk

pemanasan

16. Efek Pendinginan (Kcal/Kg)

Kalor yang dilepas per satuan massa refrigerant, dievaporator untuk

pendinginan

2.2.9 Beban Pendinginan

1. Internal

a. Produk (orang)

Beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalor yang

dilepas dari produk (orang) yang berada didalam ruang pendingin

itu.beban ini sebanding dengan banyaknya orang (n) kalor yang

dilepas (g) dan factor beban (c) sesuai rumus :

q1 = m.h.Clf

dimana:

q1 = beban pendinginan akibat kalor yang dilepas oleh produk

didalam ruang pendingin (I/s)

m = banyaknya produk (orang) yang didinginkan

h = laju kalor yang dilepaskan oleh produk (wall)

-benda ; h = F (jenis benda)

-orang ; h = F (aktivitas)

Clf = factor beban pendinginan (cooling load factor)

b. Peralatan

beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalor yang

dilepas dari peralatan – peralatan yang berada diruang pendingin

tersebut. Beban ini sebanding dengan besarnya power atau daya (P)

dan factor beban pendinginan (CLF) sesuai dengan rumus :

qz= P x BF x CLF

dimana

qz = beban pendinginan akibat kalor yang dilepas oleh peralatan

peralatan didalam ruang pendinginan (joule/detik)

P = power/daya (peralatan) (wall)

BF = factor bullast (lampu Tu =1,25 ; lampu pijar : 1,0

CLF = factor beban pendinginan



2. Eksternal

a. Ventilasi

Beban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara

luar ruangan tetapi terkendali untuk memenuhi kebutuhan akan udara

yang dibutuhkan oleh tiap produk (orang). Beban ini tergantung dan

sebanding dengan banyaknya produk (orang) (m).kebutuhan udara tiap

detik (rPV) kandungan kalor (gh) dan factor beban pendingin (cLF)

sesuai rumus :

dimana

qb = beban pendinginan akibat pertukaran udara dengan udara luar

terkendali (suhu/detik)

n = banyaknya produk (orang)

= kebutuhan udara tiap orang perdetik (kg/detik)

Δh = kandungan kalor (beda entalpi udara luar dan dalam)

(joule/kg)


b. Infiltrasi

Beban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara

pendinginan dengan udara luar tanpa kendali. Beban ini tergantung dan

sebanding dengan laju infiltrasi (mºv ).beda entalpi udara luar dan

dalam (Δh) dan factor beban pendinginan CLF sesuai dengan rumus :

dimana

qA = beban pendinginan akibat pertukaran udara dingin udara luar

tanpa kendali (joule/s)

= laju infiltrasi (kg/h)

Δh = beda entalpi udara luar dan dalam (joule/kg)




c. Radiasi

Beban pendingian yang disebabkan adanya kalor yang berasal

dari luar ruangan berupa radiasi matahari (beban panas matahari

melalui permukaan tembus cahaya).

qb = τ. Ε. A

Dimana

qb = beban pendinginan akibat pertukaran udara dengan udara luar

τ = bilangan balleman

ε = emisitas permukaan

A = luas panas (m²)

T1= temperatur absolute luar (ºK)

d. Perpindahan Panas

Beban pendinginan yang berasal karena perpindahan panas dari

lingkungan yang tidak diinginkan

Qs = U.A.ΔT

dimana :

Qs = beban pendinginan akibat perpindahan panas dari lingkungan

yang tidak diinginkan

U = koefisien perpindahan panas total (joule/cm²ok)

Y = 1/RT ; RT = R1 + Ra + Rs +…Ra

A = luas panas (m²)

ΔT = beda temperature (ºK)

Jadi beban pendinginan (Qo) adalah :

Qo = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 (kjoule/s)

2.2.10 Rumus-rumus yang Digunakan

1. Kapasitas pendinginan (Qr)

Qr = Mr (h1-h4)

Mr = Massa refrigerant yang mengalir persatuan waktu



h1 = Entalpi keluar evaporator

h4 = Daya masuk evaporator

2. Daya Kompressor

W = Mr(h2-h1)h2 = Entalpi masuk kompressorh1 = Entalpi keluar kompressor

3. Kapasitas Kondensor

Q1 = Mr (h3-h2)

h2 = Entalpi masuk kondensor

h3 = Entalpi keluar kondensor

4. Performa Mesin Pendingin

a. Refrigerant Effect

Qe = h1-h4

b. COP

Q4 / W = h1-h4 / h2-h1

c. Efek Pemanasan

Qkond = h2-h3

d. Beban Pendinginan

- Internal

q1 = m.h.Clf

qz= P x BF x CLF

- Eksternal

Ventilasi

Infiltrasi

e. Performance factor

PF = 1 + COP



Rumus Pengolahan Data

A. Antara Penampang C – D pada Air Flow Duct

Gambar 2.27 : Penampang C-D Air Flow Duct

Sumber ; Modul Praktikum Mesin Pendingin FT-UB

Keseimbangan Energi :

mc . hc – mD . hD = - PH2 . HL C – D

Kekekalan Massa Aliran Fluida

mc = mD = mO ; mO = Laju Aliran Massa

Udara Lewat Orifice Pada Ujung Duct

0 = (kg/s)

Kalor Sensibel = PH2 = mD . CD . ∆T

dimana : z : tinggi skala terbaca pada Inclined Manometer

VD : volume spesifik udara pada penampang di C – D bisa dicari dari Diagram Psychrometry

hC : entalpi udara di penampang C

hD : entalpi udara di penampang D

PH2 : daya reheater

HL C – D : kerugian energi pada daerah C – D



CP : panas jenis udara antara C – D

didapat :

1. Dengan mengabaikan losses panas jenis Cp adalah

CP = (kJ/kg °C)

2. Kalor hilang antara C – D = HL C – D ( Kj/s)

B. Antara Penampang B – C pada Air Flow Duct

Gambar 2.28 : Penampang B-C Air Flow Duct

Sumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin FT-UB


mB . hB – mC . hC = Qref + mcon . hcon + HL B – C


mB – mC = mcon mB = mC + mcon

didapat :

1. Beban Pendinginan Evaporator Q ref, sehingga dapat dihitung :

COPtotal = Qref

Wcomp



2. Losses Energi

HL B – C ( Kj/s)

dimana : Wcomp : daya sebenarnya dari kompressor, dapat dilihat

dari spesifikasi peralatan atau voltmeter dan amperemeter h1

: entalpi refrigeran sesudah keluar dari evaporator

h2 : entalpi sebelum keluar dari evaporator, keduanya

dapat dilihat dari diagram (p – h)

hcon : entalpi air kondensasi

mcon : laju aliran massa air kondensasi

mref : laju aliran massa refrigasi

HL B – C : kerugian energi pada daerah B – C

hC dan hB : entalpi udara di B – C didapat dari diagram

Psychrometry

C. Antara Penampang A – B pada Air Flow Duct



Gambar 2.29 : Penampang A-B Air Flow Duct

Sumber ; Modul Laboratorium Mesin Pendingin FT-UB


mA . hA – mB . hB = Pm – mS . hS . Pp + HL A – B


mB = mA = mS

didapat :

1. Kerugian Energi HL A – B

2. Dengan mengabaikan losses dapat dihitiung efisiensi Boiler :

ηk = Qk

Pk

ηk = mS . hS . 100%

Pk

dimana :

Pm : daya motor penggerak blower, besarnya akan sebanding

dengan posisi Regavolt (%) dan spesifikasi motor

penggeraknya

mS : laju aliran massa uap yang disuplai Boiler

hS : entalpi uap



Pp : daya pemanas reheater

Pk : daya pemanas boiler

mA : laju aliran massa udara luar yang diserap boiler

HL A – B : kerugian energi pada daerah A – B

COP aktual dapat dicari dengan persamaan :

COPaktual = Q1

Wcomp

dimana Q1 = Qref untuk COPaktual

= mB . hb – (mc . hc + mcon . hcon)

COP ideal dapat dicari dengan persamaan

COPideal = h1 – h4

h2 – h1

dimana h1, h2 dan h4 dapat dilihat pada diagram (p-h)

2.3 Dasar Pengkondisian Udara

Pada dasarnya pengondisian udara berarti tindakan penempatan udara dalam

kondisi yang tepat sehingga sesuai dengan penggunaan yang diharapkan, yaitu

dalam hal kebersihan, temperatur dan kandungan uap air pada udara.

Penggunaan pengondisian udara dibagi dalam dua tingkatan umum :

1. Pengaturan kondisi udara untuk keperluan industri.

2. Pengkondisian udara untuk kenyamanan.



Pada prinsipnya, kondisi temperatur rendah yang dihasilkan oleh suatu sistem

refrigerasi diakibatkan oleh penyerapan panas pada reservoir dingin yang

merupakan salah satu dari bagian refrigerasi tersebut. Panas yang diserap pada

reservoir dingin ditambah pemberian kerja dari luar (kompresor) dibuang pada

reservoir panas. Energi dipindahkan dengan fluida refrigerant.

2.3.1 Psikrometri

Psikrometri adalah suatu kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan

uap air yang memiliki arti penting dalam menentukan pengkondisian udara.

Gambar 2.30 Diagram Psikrometri

Sumber: http://digilib.petra.ac.id/viewer.php?

page=1&submit.x=0&submit.y=0&qual=high&fname=/jiunkpe/s1/mesn/2009/jiunkpe-

ns-s1-2009-24402076-12543-energyplus-chapter2.pdf


http://digilib.petra.ac.id/viewer.php?page=1&submit.x=0&submit.y=0&qual=high&fname=/jiunkpe/s1/mesn/2009/jiunkpe-ns-s1-2009-24402076-12543-energyplus-chapter2.pdf




2.3.2 Temperatur Bola Basah (Wet Bulb) dan Temperatur Bola Kering (Dry

Bulb)

Untuk menentukan tekanan parsial dari uap air dalam udara adalah

dengan hygrometer. Alat ini terdiri dari dua buah termometer, yaitu

termometer udara basah dan termometer udara kering. Termometer bola

kering adalah suatu thermometer yang mengukur temperatur udara

sesungguhnya. Sedangkan pada thermometer bola basah ujung gelas dari

thermometer diselubungi oleh suatu sumbu yang di pertahankan dalam

kondisi basah. Wet bulb dan dry bulb ini berguna untuk mencari nilai relative

humudity.

2.3.3 Dew Point

Temperatur dew point adalah temperatur dimana embun mulai terbentuk,

sehingga tekanan aktual dari uap bisa ditentukan apabila temperatur dew

point dari udara diketahui. Prosesnya adalah pendinginan pada temperatur

titik embun kondensasi yang berada pada tekanan konstan.

2.3.4 Absolute Humidity dan Relative Humidity

Apabila atmosfer tanpa kandungan uap air, maka campuran gas tersebut

dikenal dengan nama udara kering (dry air). Apabila uap air hadir dalam gas

tersebut dikenal dengan nama udara basah (wet air). Jumlah uap air dalam

suatu ruangan ditentukan oleh absolute humidity.

Retatif humidity digunakan untuk menyatakan derajat kejenuhan dari

suatu ruang tertentu, didefinisikan sebagai perbandingan jumlah uap air yang

terkandung dalam suatu ruangan tertentu terhadap jumlah uap air yang akan

terkandung dalam ruangan yang sama apabila ruangan tersebut adalah jenuh

dalam temperatur yang sama.

Dalam suatu pengkondisian udara pada suatu ruangan, maka diharapkan

suatu kelembaban relatif dan temperatur tertentu yang membuat kondisi

nyaman, kondisi ini memiliki harga kelembaban relatif sebesar 50 0C dan

temperatur lingkungan 27 0C serta telah memperhitungkan banyaknya orang,

luas ruangan dan situasi lingkungan yang ada saat tersebut.



BAB III

PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1 Instalasi Mesin Pendingin dan Pengkondisian Udara



Gambar 3.1 : Instalasi Mesin Pendingin dan Pengkondisisn Udara

Sumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin FT-UB

3.2 Spesifikasi Peralatan

a. Tipe : A – 573/41154 vapour compression refrigeration Units

b. Produk : udara lewat air flow ducts dengan parameter yang bervariasi

c. Refrigerant : Freon R-22 laju air massa (gram/detik)

d. Kompresor : Panasonic 2k 22s 255 BUA 120 watt : 220 watt : 50 H2

3.3 Pelaksanaan Percobaan Air Conditioning

A. Instalasi telah dipersiapkan untuk melaksanakan percobaan pengambilan data

B. Menjalankan instalasi

Saklar induk dipasang pada posisi (I) dengan regavolt pada 0%

Regavolt diatur agar ada aliran udara melalui evaporator dengan tujuan

membebani evabolator. Posisi regavolt diatur sesuai vanasi data untuk masing

– masing kelompok

Kompresor dijalankan sehingga terjadi sirkulasi retsigerant instalasi dibiarkan

beroperasi sampai terbentuk air kondensasi pada evaporator, ditampung

dengan gelas pengukur dan thermometer

Atur pembebanan air flow duct dengan menggunakan saklar dan semua

komponen pelengkap (boiler, preheater, reheater, dan regavolt). Posisinya

disesuaikan dengan kombinasi dan variasi data yang ditentukan untuk setiap

kelompok praktikum.

C. Menghentikan operasi instalasi

a. Semua saklar dari komponen pelengkap dimatikan

b. Regavolt diturunkan posisinnya secara steady hingga 0%

c. Kemudian matikan kompresor

d. Matikan saklar induk

e. Cabut steaker dari power supply



BAB IV

PENGOLAHAN DATA

4.1. Perhitungan

Dari data pengukuran didapatkan hasil sebagai berikut

1. Temperature bola basah (Twb) : 26 °C

2. Temperature bola kering (Tdb) : 29 °C

3. P bar : 727 mmHg

4. Ø : 75 %

5. Posisi Regavolt : 40

6. Tekanan freon keluar evaporator (P1) : 506,6 kN/m2

7. Tekanan freon keluar kondensor (P3) : 1800 kN/m2

8. Temperature freon keluar evaporator (T1) : 28,5 °C

9. Temperature freon keluar kondensor (T3) : 46,7 °C

10. Temperature freon masuk evaporator (T4) : 5,8 °C

11. Temperature kondensasi (Tcon) : 24,6 °C

12. Temperature bola basah udara masuk blower (Twa) : 23 °C

13. Temperature bola kering udara masuk blower (Tda) : 30,8 °C

14. Temperature bola basah udara keluar preheater (Twb) : 29,5 °C

15. Temperature bola kering udara keluar preheater (Tdb) : 46,8 °C

16. Temperature bola basah udara keluar evaporator (Twc) : 24 °C

17. Temperature bola kering udara keluar evaporator (Tdc) : 29,3 °C

18. Temperature bola basah udara keluar reheater (Twd) : 24,6 °C

19. Temperature bola kering udara keluar reheater (Tdd) : 32 °C

20. Debit air pengisi boiler (Q1) : 100 mL/10 menit

21. Debit air kondensasi (Q2) : 136,6 mL/10mnit



22. Daya boiler : 1 kW

23. Daya preheater (H1) : 2 kW

24. Daya reheater (H2) : 0,5 kW

25. Inclined manometer (Pd) : 1,9 mmH2O

Tekanan udara atmosfer (P0)

Po = 727 mmHg

= 96,92 kN/m2

= 0,09692 MPa

Tekanan freon keluar evaporator (P1 = P4)

P1 abs = P1 gauge + Po

= 0,5066 + 0,09692

= 0,60352 MPa

Tekanan freon keluar kondensor (P3 abs)

P3 abs = P3 gauge + Po

= 1,8 + 0,09692

= 1,89692 mPa

Temperature freon keluar evaporator (T1)

T1 = 28,5 + 273

= 301,5 °K

Temperature freon keluar kondensor (T3)

T3 = 46,7 + 273

= 319,7 °K

Temperature freon masuk evaporator (T4)

T4 = 5,8 + 273 = 278,8 °K

Temperature kondensasi (Tcon)

Tcon = 24,6 + 273

= 297,6 °K



Dari diagram psikrometri diperoleh :

hA : 68,7 kJ/kg

hB : 97 kJ/kg

hC : 72,5 kJ/kg

hD : 75 kJ/kg

Vsa : 0,878 m3/kg

Vsb : 0,93 m3/kg

Vsc : 0,875 m3/kg

Vsd : 0,885 m3/kg

A. Antara Penampang C-D

Kekekalan massa aliran fluida

c = D = 0 dimana 0 = laju alir massa

0 = = 0,0504

= 0,0738 kg/s

Kalor sensible PH2 = D . CP . ΔT

ΔT = TDD - TDC



= 32 – 29,3

= 2,7 °C

CP =

=

= 2,509 kJ/kg°C

Keseimbangan Energi antara C-D

(0,0738 . 72,5) – (0,0738 . 75) = -0,5 + HL C-D

5,3505 – 5,535 = -0,5 + HL C-D

HL C-D = 0,5 + 0,1845

= 0,3155 kJ/s

B. Antara Penampang B-C



Daya kompresor = 1120 W

= 1,12 kW x 0,8

= 0,896 kW

Dari Diagram P-h Freon R-22 dan berdasarkan harga satuan

tekanan dan temperature didapatkan

h1 = 632 kJ/kg

h2 = 665 kJ/kg

h3 = h4 =478 kJ/kg

ref =

=

= 0,0271 kg/s

ref = ref (h1 - h4)

= 0,0271 (632 – 478)

= 4,173 kJ/s

con = ρ . V . A

= ρ . Q2



= 1000 kg/m3 . 136,6

= 1000 kg/m3 . 136,6 x 10-6

= 0,0002276 kg/s

= 0,0738 + 0,0002276

= 0,07402 kg/s

Untuk nilai hcon didapat dari interpolasi pada tabel Stoecker hal. 389

Suhu (T) Entalpi (kJ/kg)

24 100,59

24,6 x

26 108,95

5,016 = -201,18 + 2x

206,196 = 2x

X = 103,098

hcon = 103,098 kJ/kg

COP total =



=

= 4,657

Keseimbangan Energi antara B-C

(0,07402×97 ) – (0,0738×103) = 4,173 + (0,0002276×103,098) + HL B-C

7,179 – 7,601 = 4,196 + HL B-C

-0,422 = 4,196 + HL B-C

HL B-C = -4,618 kJ/s

C. Antara Penampang A-B

= ρ . V . A

= ρ . Q1

= 1000 kg/m3 . 100

= 1000 kg/m3 . 100 x 10-6

= 0,0001667 kg/s



Kekekalan massa

B = A + S

= 0,07402 – 0,0001667

= 0,0738 kg/s

Untuk nilai hS didapat dari interpolasi pada tabel Stoecker hal. 390

Tekanan Jenuh Entalpi (gas)

94,30 2672,9

96,92 x

101,33 2676,0

8,122 = -18790,487 + 7,03x

18798,609 = 7,03x

X = 2674,05

hS = 2674,05 kJ/kg

Pm = V . I . RV

= 220 . 5,5 . 0,40

= 0,484 Kw

𝜼k = =

= x 100 %



= 44,58 %

Keseimbangan Energi antara A - B:

(0,0738 . 68,7) – (0,07402 . 97) = 0,484 – (0,0001667 . 2674,05) -2 + HL A-B

5,0700 – 7,1799 = -1,9617 + HL A-B

HL A-B = 5,0700 – 7,1799 + 1,9617

= -0,1482 kJ/s

COP actual =

=

=

=

=

= 2,066

COP ideal =

=

= 4,67



4.2 Pembahasan

A. 1. Pada penampang C-D

Aliran fluida bermassa 0 = 0,0738 kemudian mengalami

pemanasan kembali oleh reheater (PH2 = 0,5 kW) setelah itu fluida bermassa

0 keluar dari mesin pendingin melewati orifice selama proses berlangsung

terjadi energi yang hilang (losses) sebesar 0,3155 kJ/s yang disebabkan

karena :

1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dan dinding saluran

2. Kerugian karena tahanan aliran lokal, yaitu karena adanya penyempitan

saluran di orifice.

3. Isolasi yang kurang sempurna

4. Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur dan diagram

juga berpengaruh terhadap perhitungan losses yang terjadi.

2. Penampang B-C

Aliran fluida bermassa b = 0,07402 kemudian didinginkan

evaporator yang memiliki energi Qref = 4,173 kJ/s sebagian fluida berubah

menjadi air kondensasi yang bermassa con 0,0002276 dan sebagian

fluida terus mengalir dalam bentuk gas yang bermassa c = 0,0738 .

Selama proses berlangsung terjadi energi hilang (losses) sebesar -4,618 kJ/s.

Hal ini terjadi kemungkinan beberapa hal, yaitu :



1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dengan dinding-dinding

saluran

2. Isolasi yang kurang sempurna



3. Pada Penampang A-B

Motor penggerak blower dengan daya 1 kW menghisap fluida bermassa

0,0001667 kedalam mesin pendingin hingga menambah uap bermassa

b 0,0738 yang dihasilkan oleh boiler B. Selama proses berlangsung

terjadi losses energy sebesar -0,1482 yang disebabkan karena :

1. Kerugian karena tahanan gesek fluida dengan dinding saluran.

2. Kerugian karena tumbukan antara aliran fluida dari blower dan aliran

fluida dari boiler.

3. Isolasi yang kurang sempurna sehingga terjadi kebocoran dalam system.



B. COP (Coefficient of Performance)

Dari hasil perhitungan didapat COP yang dihitung berdasarkan COP aktual

sebesar 2,066 sedangkan perhitungan COP ideal berdasarkan daya yang

dihasilkan oleh kompresor adalah 4,67. Sebab-sebabnya adalah :

1. Pada siklus ideal sistem dianggap terisolasi semperuna, dan kenyataanya

tidak dalam siklus terjadi beberapa hal yaitu :

Pressure drop pada kondensor dan evaporator yang menyebabkan

tekanan menurun (tidak lai isobaric) dan kerja kompresor (Wcomp)

menjadi lebih besar dan COP menurun.

2. Ketidaktelitian dalam pembacaan alat ukur, grafik dan perhitungan

Faktor – faktor yang mempengaruhi COP

1. Regavolt

Seakin besar persentase regavolt mempengaruhi laju aliran massa

yang akan semakin meningkat, aliran udara juga meningkat sehingga



evaporator tidak dapat menyerap kalor dengan sempurna sehingga

menyebabkan COP nya turun

2. Pressure drop

Pada pressure drop yang terjadi, menyebabkan kerja kompresor

menjadi lebih berat sehingga menurunkan COP

3. Beban Pendinginan

Apabila beban pendinginan meningkat, panas yang diserap terlalu

banyak (super heating) menghasilkan peningkatan COP, namun tidak

sebanding dengan penurunan oleh faktor regavolt

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan



1. Perubahan sifat-sifat udara sepanjang duct mengacu pada diagram psikrometri:

a. Pada penampang A-B, entalpi mengalami peningkatan, kelembaban relatif

mengalami penurunan, terjadi proses dehumidifikasi dan pemanasan.

b. Pada penampang B-C, entalpi mengalami penurunan, kelembaban relatif

mengalami penurunan, terjadi proses humidifikasi dan pendinginan.

c. Pada penampang C-D, entalpi mengalami kenaikan, kelembaban relatif

mengalami penurunan, terjadi proses dehumidifikasi dan pemanasan.

2. Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan kesimpulan

sebagai berikut :

1. Dengan menggunakan

1. Regavolt : 40 %

2. Daya Boiler : 1 kW



3. Daya Preheater : 2 kW

4. Daya Reheater : 0,5 kW

Didapatkan

1. Massa alir udara pada ujung duct : 0,0738 kg/s

2. COPaktual : 2,066

3. COPideal : 4,67

4. Beban pendinginan evaporator ( ref ) : 4,173 kJ/s

5. Daya Blower : 0,484 kW

6. Efisiensi Boiler : 44,58%

7. Kerugian energy pada saluran : 0,3155 kJ/s

8. Kerugian energy pada evaporator : 4,618 kJ/s

9. Kerugian energy pada boiler : 0,1482 kJ/s

3. Siklus aktual yang terdapat pada mesin pendingin adalah :



4. Tabel perubahan parameter, efek dan fase yang di alami refrigerant selama 1

siklus

5.2 Saran

1. Dalam pengambilan data dan pembacaan diagram-diagram yang berkaitan

hendaknya dilakukan dengan teliti sehingga data yang diperoleh akan lebih tepat

karena pengaruh terhadap keberhasilan praktikum.

2. Dalam pemilihan dan penggunaan refrigerant sebaiknya tidak merusak lapisan

ozon. Hal ini dilakukan untuk menjaga kelestarian lingkungan dan mencegah

global warming.

3. Sebaiknya alat-alat yang mendukung pengujian AC Bench lebih diperbarui lagi

untuk mendapatkan data yang lebih valid.


Documents

BAB I - V pendingin fix.doc