Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PENGARUH PERENDAMAN AIR PADA PIPA YANG TERLETAK DIANTARA KOMPRESOR DAN KONDENSOR
TERHADAP COP DAN EFISIENSI MESIN PENDINGIN DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/8 PK
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh:
CANDRA BAYU AJI NIM: 125214003
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
THE INFLUENCE OF SOAKING BY WATER TO THE PIPE LOCATED BETWEEN COMPRESSOR AND CONDENSOR AGAINST COP AND EFFICIENCY MACHINE COOLING
WITH CAPACITY OF COMPRESSOR 1/8 PK
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
CANDRA BAYU AJI Student Number: 125214003
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Saat ini mesin pendingin sangat berperan dalam kehidupan masyarakat. Mesin pendingin dipergunakan untuk mendinginkan minuman seperti soft drink, minuman kaleng, dan minuman berenergi tanpa membekukan cairan di dalam kemasannya, akan tetapi dapat juga sebagai pengawet dan pendingin makanan. Tujuan penelitian ini adalah : (a) merakit mesin pendingin dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk mendinginkan minuman dengan pipa diantara kompresor dan kondensor direndam (b) mengetahui karakteristik mesin pendingin yang dirakit dengan perendaman pada pipa diantara kompresor dan kondensor (c) menghitung kalor yang dihisap evaporator persatuan massa refrigeran (d) menghitung kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran (e) menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran (f) menghitung COPaktual dan COPideal mesin pendingin (g) menghitung efisiensi mesin pendingin (h) mengetahui pengaruh perendaman pipa yang terletak diantara kompresor dan kondensor dengan air terhadap COP dan efisiensi mesin pendingin. Mesin pendingin yang diteliti merupakan mesin pendingin dengan siklus kompresi uap. Variasi yang digunakan adalah dengan perendaman dan tidak direndam pada pipa diantara kompresor dan kondensor. Penelitian pertama pipa diantara kompresor dan kondensor tidak direndam dan diuji sebanyak 3 kali dalam 3 hari. Penelitian kedua pipa diantara kompresor dan kondensor direndam menggunakan air dengan volume 750 ml dan diuji sebanyak 3 kali dalam 3 hari. Daya kompresor 1/8 PK, kondensor yang digunakan 7U, pipa kapiler sepanjang 1 m diameter 0,026 inci, evaporator jenis plat. Hasil penelitian memberikan kesimpulan. Koefisien prestasi ideal (COPideal) direndam lebih tinggi daripada yang tidak direndam. Koefisien prestasi aktual (COPaktual) direndam lebih tinggi dibanding tidak direndam. Efisiensi mesin pendingin untuk yang tidak direndam lebih tinggi daripada yang direndam. Kata kunci : mesin pendingin, rendaman pipa diantara kondenser dan kompresor, COP, efisiensi, kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
At this time the engine coolant was instrumental in the life of the community. Engine Coolants used to cool beverages like soft drink, beverage cans, energy drinks and without freezing the liquid in the packaging, but can also be as preservatives and cooling food. The purpose of this research is: (a) assemble the cooling machine with steam compression cycle is used to cool the drink with the pipe between the compressor and the condenser is immersed (b) knowing the characteristics of the cooling machine assembled by submersion on the pipe between the compressor and the condenser (c) calculating thermal evaporator refrigerant mass unity smoked (d) calculate the heat released unity mass a refrigerant condenser (e) calculate the mass of refrigerant compressors work Union (f) calculate COPactual and COPideal cooling machine (g) calculate the efficiency of the cooling machine (h) know how the submersion pipes located between the compressor and the condenser with water against the COP and the efficiency of the engine coolant. Engine coolant cooling machine is researched with steam compression cycle. A variation that is used is by soaking and not soaked in the pipe between compressor and condenser. First research pipelines between compressor and condenser not soaked and tested as much as 3 times in 3 days. The second research of pipe between compressor and condenser water soaked with a volume of 750 ml and tested as much as 3 times in 3 days. With the compressor power 1/8 PK, condenser used 7U, capillary pipe along the 1 m diameter 0.026 inch, evaporator plate type. Research results provide a conclusion. Coefficient of ideal achievement (COPideal) soaked higher than not soaked. The actual achievements of the coefficients (COPactual) are soaked is higher than not soaked. The efficiency of the cooling machine for which is not higher than soaked. Keywords : machine cooling, soaked pipe between compressor and condenser, COP, efficiency, compression steam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
serta limpahan rahmat-Nya, sehingga penyusunan Skripsi yang berjudul
“Pengaruh perendaman air pada pipa yang terletak diantara kompresor dan
kondensor terhadap COP dan efisiensi mesin pendingin dengan kapasitas
kompresor 1/8 PK” dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan Skripsi ini banyak
mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai
pihak dan berkat dari Tuhan Yang Maha Esa, kendala-kendala yang dihadapi
tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terimakasih dan
penghargaan kepada:
1. Drs. Johanes Eka Priyatma, M.Sc., Ph.D. selaku Rektor Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta.
2. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Ir. PK. Purwadi, M.T selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta dan juga selaku Dosen Pembimbing Skripsi, yang
telah dengan sabar, tekun, tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan
pikiran memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat
berharga kepada penulis selama menyusun Skripsi.
4. Dosen Program Studi Teknik Mesin, yang telah memberi bekal ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan menyelesaikan
penulisan Skripsi ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
5. Rekan-rekan Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin yang telah banyak
memberikan masukan kepada penulis baik selama dalam mengikuti
perkuliahan maupun dalam penulisan skripsi ini.
6. Restu Utami dan Mikaela Quinsy Tigereva Arendra, yang telah menjadi
penyemangat dan pelepas lelah penulis selama penulisan skripsi ini.
7. C. Susilo dan ML. Nuratri Subarmastuti selaku orang tua, yang sangat banyak
memberikan bantuan moril, material, arahan, dan selalu mendoakan
keberhasilan dan keselamatan selama menempuh pendidikan.
8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu yang telah membantu
dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini
masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan
masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.
Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.
Terimakasih.
Yogyakarta, 6 November 2018
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
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
ABSTRACT ..........................................................................................................viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ix
DAFTAR ISI .......................................................................................................xi
DAFTAR TABEL ...............................................................................................xiv
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xv
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................1
1.1 Latar Belakang ...............................................................................1
1.2 Rumus Masalah ..............................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian ...........................................................................2
1.4 Batasan dalam Pembuatan Mesin ..................................................3
1.5 Manfaat Penelitian .........................................................................3
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...................................5
2.1 Dasar Teori ....................................................................................5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.1.1 Prinsip Kerja Mesin Pendingin .............................................5
2.1.2 Siklus Kompresi Uap ............................................................6
2.1.3 Perhitungan Pada Siklus Kompresi Uap ...............................10
2.1.4 Komponen Komponen Siklus Kompresi Uap ......................14
2.1.4.1 Kompresor ................................................................14
2.1.4.2 Kondensor ................................................................15
2.1.4.3 Evaporator ................................................................16
2.1.4.4 Pipa Kapiler ..............................................................17
2.1.4.5 Filter .........................................................................18
2.1.4.6 Thermostat ................................................................19
2.1.4.7 Refrigeran .................................................................20
2.1.4.8 Lilitan Pada Pipa diantara
Kompresor dan Kondensor ......................................21
2.2 Tinjauan Pustaka .............................................................................22
BAB III PEMBUATAN ALAT ..........................................................................24
3.1 Persiapan Alat .................................................................................24
3.1.1 Komponen Utama Pembuatan Mesin Pendingin ..................24
3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin ..............27
3.2 Pembuatan Mesin Pendingin...........................................................35
3.2.1 Proses Pembuatan Mesin Pendingin .....................................35
BAB IV METODE PENELITIAN .....................................................................38
4.1 Mesin yang Diteliti .........................................................................38
4.2 Alur Penelitian Pada Mesin Pendingin ...........................................38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
4.3 Alat Bantu Penelitian ......................................................................39
4.4 Variasi Penelitian ............................................................................43
4.5 Cara Pengambilan Data...................................................................43
4.6 Cara Mengolah Data dan Melakukan Pembahasan ........................43
4.7 Cara Mengambil Kesimpulan .........................................................45
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................................46
5.1 Hasil Penelitian ...............................................................................46
5.2 Perhitungan .....................................................................................48
5.3 Pembahasan.....................................................................................51
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................55
6.1 Kesimpulan .....................................................................................55
6.2 Saran ...............................................................................................56
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................57
LAMPIRAN ........................................................................................................58
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 5.1 Nilai tekanan pengukuran masuk dan keluar
kompresor dalam tekanan terukur satuan psi .................................46
Tabel 5.2 Nilai tekanan pengukuran masuk dan keluar
kompresor dalam tekanan terukur satuan psi dan MPa .................46
Tabel 5.3 Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor
dalam satuan oC dan K ...................................................................47
Tabel 5.4 Nilai entalpi pada siklus kompresi uap ...........................................48
Tabel 5.5 Nilai Win, Qin, Qout, COP, dan Efisiensi
pada mesin pendingin yang diteliti ................................................50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip kerja mesin pendingin .......................................................5
Gambar 2.2 Rangkaian Siklus Kompresi Uap ..................................................7
Gambar 2.3 Siklus kompresi uap pada diagram P-h .........................................8
Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram T-s
yang disertai pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut ..............8
Gambar 2.5 Diagram tekanan – entalpi R134a .................................................13
Gambar 2.6 Kompresor hermetik jenis torak ....................................................15
Gambar 2.7 Kondensor U, dengan 7U ............................................................16
Gambar 2.8 a) Evaporator Plat (b) Evaporator Pipa Bersirip ..........................17
Gambar 2.9 Pipa Kapiler .................................................................................18
Gambar 2.10 Filter ............................................................................................19
Gambar 2.11 Thermostat ...................................................................................20
Gambar 2.12 Refrigeran jenis R134a ................................................................21
Gambar 2.13 Lilitan Pada Pipa diantara Kompresor dan Kondensor ...............22
Gambar 3.1 Kompresor hermetik jenis torak .................................................24
Gambar 3.2 Kondensor dengan 7U .................................................................25
Gambar 3.3 Pipa Kapiler .................................................................................26
Gambar 3.4 Evaporator plat ............................................................................26
Gambar 3.5 Filter ............................................................................................27
Gambar 3.6 Refrigeran R134a.........................................................................27
Gambar 3.7 Alumunium hollow ......................................................................28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 3.8 Akrilik..........................................................................................28
Gambar 3.9 Styrofoam .....................................................................................29
Gambar 3.10 Tube Cutter ..................................................................................29
Gambar 3.11 Tube Expander.............................................................................29
Gambar 3.12 Manifold Gauge ...........................................................................30
Gambar 3.13 Alat Las Tembaga........................................................................31
Gambar 3.14 (a) Borak, (b) Bahan Las Tembaga .............................................31
Gambar 3.15 Pentil ............................................................................................32
Gambar 3.16 Metil ............................................................................................32
Gambar 3.17 Thermostat ...................................................................................33
Gambar 3.18 Pompa vakum ..............................................................................33
Gambar 3.19 Bak tampung ................................................................................34
Gambar 3.20 Lilitan pipa diantara kompresor dan kondensor ..........................34
Gambar 4.1 Skematik mesin pendingin ..........................................................38
Gambar 4.2 Diagram alur penelitian mesin pendingin....................................39
Gambar 4.3 Stopwatch ....................................................................................40
Gambar 4.4 Pressure gauge ............................................................................40
Gambar 4.5 APPA digital ................................................................................41
Gambar 4.6 Thermocouple ..............................................................................41
Gambar 4.7 Kabel roll .....................................................................................42
Gambar 4.6 Botol minum ................................................................................42
Gambar 4.7 Diagram P-h R134a .....................................................................43
Gambar 4.8 Cara mendapatkan h1, h2, h3, h4 suhu kerja
evaporator dan suhu kerja kondensor pada Diagram P-h .............45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 5.1 Diagram perbandingan Win ..........................................................51
Gambar 5.2 Diagram perbandingan Qin ...........................................................52
Gambar 5.3 Diagram perbandingan Qout ..........................................................52
Gambar 5.4 Diagram perbandingan COPideal ...................................................53
Gambar 5.5 Diagram perbandingan COPaktual ..................................................53
Gambar 5.6 Diagram perbandingan Efisiensi ..................................................54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di dunia yang semakin modern dan cuaca yang semakin panas, kebutuhan
akan mesin pendingin semakin tinggi. Mesin pendingin yang ada di pasaran
sebagian besar merupakan mesin pendingin yang bekerja dengan siklus kompresi
uap. Menurut fungsinya, mesin pendingin berfungsi untuk membekukan,
mendinginkan, dan ada yang berfungsi untuk pengkondisian udara. Beberapa
contoh mesin pendingin yang digunakan untuk mendinginkan ataupun untuk
membekukan adalah : showcase, cold storage, freezer, kulkas, dan lain
sebagainya. Sedangkan mesin pendingin yang berfungsi untuk pengkondisian
udara adalah : AC, water chiller, air cooler dan lain sebagainya.
Mesin pendingin dapat dipergunakan untuk mendinginkan minuman kemasan
seperti : soft drink, minuman kaleng, minuman berenergi, dan lain – lain. Mesin
pendingin mudah di temukan di tempat-tempat perbelanjaan, rumah sakit, stasiun,
kantin sekolah, serta tempat-tempat lain yang kebanyakan berada di tempat yang
ramai yang dikunjungi banyak orang. Mesin pendingin menggunakan blower yang
digunakan untuk mengalirkan udara dingin dari evaporator ke dalam ruangan
mesin pendingin. Di belakang mesin pendingin biasanya terdapat bak
penampungan air hasil pencairan bunga es yang harus dibuang airnya setiap kali
penuh. Kondisi seperti ini mengganggu kenyamanan pemakai.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Dengan latar belakang tersebut, penulis berkeinginan untuk mempelajari,
memahami, serta mengetahui pengaruh dari perendaman pipa kondenser pada bak
air hasil pencairan bunga es terhadap unjuk kerja dari mesin pendingin serta
membantu mengurangi air hasil pencairan bunga es dengan menggunakan panas
dari pipa kondenser. Cara yang dilakukan adalah merakit serta meneliti mesin
pendingin yang dirakit dengan merendam sebagian pipa kondenser untuk
mengetahui apakah ada pengaruhnya atau tidak terhadap unjuk kerja dan efisiensi
mesin pendingin tersebut.
1.2. Rumusan Masalah
Masalah dirumuskan sebagai berikut:
a. Bagaimanakah merakit mesin pendingin yang bekerja dengan siklus kompresi
uap yang digunakan untuk mendinginkan minuman?
b. Bagaimanakah karakteristik mesin pendingin yang telah dirakit?
c. Bagaimanakah pengaruh rendaman air pada pipa yang terletak di antara
kompresor dan kondensor terhadap karakteristik mesin pendingin?
1.3.Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian mesin pendingin adalah :
a. Merakit mesin pendingin dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk
mendinginkan minuman.
b. Mengetahui karakteristik mesin pendingin yang dirakit:
- Menghitung kalor yang dihisap evaporator persatuan massa refrigeran
(Qin)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
- Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout)
- Menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
- Menghitung COPactual dan COPideal mesin pendingin
- Menghitung efisiensi mesin pendingin
c. Mengetahui pengaruh perendaman pipa yang terletak diantara kompresor dan
kondensor dengan air terhadap COP dan efisiensi mesin pendingin.
1.4. Batasan dalam Pembuatan Mesin Pendingin
Batasan-batasan dalam pembuatan mesin pendingin ini adalah :
a. Daya kompresor yang dipergunakan sebesar 1/8 PK.
b. Refrigeran yang digunakan pada mesin pendingin adalah R134a.
c. Pipa kapiler yang digunakan sepanjang 1 m, diameter 0,026 inchi, dan bahan
terbuat dari tembaga.
d. Kondensor yang digunakan U7
e. Evaporator yang dipergunakan evaporator plat dengan panjang 42 cm dan
lebar 30 cm.
f. Menggunakan tambahan komponen yaitu filter dan bak tampung air
bervolume 0,75 liter.
g. Ukuran ruang pendingin 20 cm x 33 cm x 45 cm
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan pada mesin pendingin
ini adalah :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
a. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang melakukan penelitian tentang
mesin pendingin.
b. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang penukar kalor
khususnya tentang mesin pendingin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Prinsip Kerja Mesin Pendingin
Mesin pendingin atau refrigerator berfungsi untuk memindahkan kalor dari
dalam suatu ruangan ke luar ruangan atau menyerap kalor yang terdapat di dalam
ruangan bersuhu rendah untuk dipindahkan keluar dari ruangan tersebut. Gambar
2.1 menyajikan prinsip dasar mesin pendingin.
Gambar 2.1 Prinsip dasar kerja mesin pendingin
Prinsip dasar kerja mesin pendingin dapat diaplikasikan pada kulkas dan
penyejuk udara ruangan. Pada kulkas, ruang yang dikondisikan adalah seluruh
Luar Ruangan
(Lingkungan Bersuhu Tinggi)
Ruangan yang dikondisikan
(Lingkungan Bersuhu Rendah)
Refrigerator Win Daya Listrik
Qout
Qin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
ruangan yang ada di dalam kulkas, sedangkan yang bersuhu tinggi adalah
lingkungan di luar kulkas. Pada sistem penyejuk udara ruangan, yang
dikondisikan adalah ruangan yang ada di dalam gedung, sedangkan yang bersuhu
tinggi adalah di luar ruangan gedung.
Contoh lain penggunaan mesin pendingin atau refrigerator adalah sebagai
pengkondisian udara rumah tangga, hotel, ruang rapat, kantor, sekolah, dan juga
pengkondisian kabin alat transportasi seperti bus, mobil, kereta api, pesawat
terbang. Mesin pendingin juga dapat dipergunakan untuk mendinginkan,
membekukan, dan mengawetkan seperti pada freezer, ice maker, cold storage, dan
showcase.
2.1.2 Siklus Kompresi Uap
Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya bekerja dengan
menggunakan siklus kompresi uap. Komponen utama mesin pendingin dengan
siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor, dan katup ekspansi
atau pipa kapiler. Gambar 2.2 menyajikan rangkaian komponen dari siklus
kompresi uap, Gambar 2.3 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram P-h,
serta Gambar 2.4 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram T-s. Tanda panah
pada gambar – gambar tersebut, menyatakan arah aliran refrigeran pada mesin
siklus kompresi uap. Sedangkan arah tanda panah pada aliran kalor menunjukkan
arah aliran kalor (Qin maupun Qout).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Gambar 2.2 Rangkaian Komponen Utama Siklus Kompresi Uap
(Sumber: http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media)
Pada siklus kompresi uap, evaporator bekerja menghisap kalor yang ada di
dalam ruangan. Kalor yang diserap digunakan untuk menguapkan cairan
refrigeran. Oleh kompresor uap refrigeran dikompresi hingga mencapai tekanan
kondensor. Di dalam kondensor panas yang dibawa refrigeran tadi dibuang ke luar
lingkungan dengan cara dikondensasi. Kemudian tekanan refrigeran diturunkan
oleh pipa kapiler kembali ke tekanan kerja evaporator. Filter dipasang untuk
menjaga refrigeran tetap bersih. Penempatan filter adalah sebelum pipa kapiler,
karena pipa kapiler mudah buntu. Hal ini disebabkan karena ukuran diameter pipa
kapiler kecil. Kompresor bekerja karena adanya energi listrik, selama energi
listrik diberikan, siklus kompresi uap akan berlangsung terus menerus.
Pada Gambar 2.2, Gambar 2.3, dan Gambar 2.4, Qin merupakan kalor yang
diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran, proses ini berlangsung di
evaporator. Qout merupakan energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor
persatuan massa refrigeran, proses tersebut berlangsung di kondensor. Win
Qout
Win
Qin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
merupakan kerja kompresor persatuan massa refrigeran, proses ini berlangsung di
kompresor.
Entalpi
Gambar 2.3 Siklus kompresi uap pada diagram P-h
Entropi
Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram T-s yang disertai pemanasan lanjut
dan pendinginan lanjut
Win
h3 = h4 h1 h2
P
Qin
h
P2 Qout
P1
Tek
anan
Win
T
Qout
Qin
Tc
2
s
Te
2a
1a
1
3 3a
4
2a 2
1a
3a 3
1 4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Proses siklus kompresi uap yang terjadi disajikan pada Gambar 2.3 dan
Gambar 2.4 meliputi proses kompresi, desuperheating, kondensasi, pendinginan
lanjut, throttling (penurunan tekanan), penguapan dan proses pemanasan lanjut.
Tidak semua siklus kompresi uap menggunakan pemanasan dan pendinginan
lanjut.
a. Proses Kompresi (1 – 2)
Proses kompresi yang berlangsung pada entropi yang tetap (atau berlangsung
pada proses isoentropi). Kondisi awal refrigeran pada saat masuk di
kompresor adalah gas panas lanjut bertekanan rendah, setelah dikompresi
refrigeran menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi.
b. Proses Desuperheating (2 – 2a)
Proses ini berlangsung setelah refrigeran keluar dari kompresor. Refrigeran
yang keluar ini kemudian membuang panas ke lingkungan sehingga gas panas
lanjut turun suhunya, dan menjadi gas jenuh bertekanan tinggi.
c. Proses Kondensasi (2a – 3a)
Proses kondensasi merupakan proses pembuangan kalor dari kondensor ke
lingkungan sekitar kondensor pada suhu dan tekanan yang tetap. Terjadi
perubahan fase dari gas jenuh menjadi fase cair jenuh.
d. Proses Pendinginan Lanjut (3a – 3)
Proses pendinginan lanjut adalah proses untuk menurunkan suhu refrigeran
dari kondisi cair jenuh ke cair lanjut. Proses berlangsung pada tekanan tetap.
Proses ini terjadi aliran pendinginan dari kondensor ke lingkungan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
e. Proses Throttling atau Proses Penurunan Tekanan (3 – 4)
Proses throttling adalah proses penurunan tekanan refrigeran yang
berlangsung pada entalpi yang tetap. Kondisi refrigeran berubah bentuk dari
fase cair menjadi fase campuran antara cair dan gas. Akibat penurunan
tekanan, suhu refrigeran juga mengalami proses penurunan. Proses ini terjadi
di pipa kapiler.
f. Proses Evaporasi atau Penguapan (4 – 1a)
Pada proses evapoasi terjadi perubahan fase dari cair menjadi gas. Kalor yang
dipergunakan untuk merubah fase diambil dari lingkungan sekitar evaporator.
Proses berjalan pada tekanan yang tetap dan suhu yang sama. Suhu
evaporator lebih rendah dari suhu lingkungan di sekitar evaporator.
g. Proses Pemanasan Lanjut (1a – 1)
Pada proses pemanasan lanjut temperatur refrigeran mengalami kenaikan.
Walaupun temperatur gas refrigeran naik, tetapi tekanan tidak berubah.
Sebenarnya ada perubahan sedikit, namun perubahan ini diabaikan pada
sistem refrigerasi.
2.1.3 Perhitungan pada siklus kompresi uap
Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk
menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja
kompresor persatuan massa refrigeran, energi yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran, energi yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran,
COPaktual, COPideal, efisiensi dan laju aliran massa refrigeran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
a. Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar mesin
pendingin dapat bekerja dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1 (2.1)
pada Persamaan (2.1) :
Win : kerja yang dilakukan kompresor, (kJ/kg)
h2 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kompresor, (kJ/kg)
h1 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kompresor, (kJ/kg)
b. Energi kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Besar kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat dihitung
dengan Persamaan (2.2):
Qout = h2 - h3 (2.2)
pada Persamaan (2.2) :
Qout : energi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran, (kJ/kg)
h2 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kondensor, (kJ/kg)
h3 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kondensor, (kJ/kg)
c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
Besar kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.3) :
Qin = h1-h4 = h1-h3 (2.3)
pada Persamaan (2.3) :
Qin : energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran, (kJ/kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
h1 : nilai enthalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg)
h4 : nilai enthalpi refrigeran masuk evaporator (kJ/kg)
d. Koefisien prestasi aktual / Coefficient of Performance aktual (COPaktual)
COPaktual mesin pendingin adalah perbandingan antara kalor yang diserap
evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor.
Nilai COP mesin pendingin dapat dihitung dengan Persamaan (2.4):
COPaktual= 𝑸𝑸𝑸𝑸𝑸𝑸𝑾𝑾𝑸𝑸𝑸𝑸
= (𝒉𝒉𝒉𝒉−𝒉𝒉𝒉𝒉)(𝒉𝒉𝒉𝒉−𝒉𝒉𝒉𝒉)
(2.4)
pada Persamaan (2.4) :
Qin : Kalor yang diserap evaporator persatuan massa. (kJ/kg)
Win : kerja yang dilakukan kompresor. (kJ/kg)
e. Koefisien prestasi ideal / Coefficient of Performance ideal (COPideal)
COPideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin,
dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :
COPideal = Te / (Tc – Te ) (2.5)
pada Persamaan (2.5) :
COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin pendingin
Te : suhu mutlak evaporator, K
Tc : suhu mutlak kondensor, K
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
f. Efisiensi mesin kompresi uap (ƞ)
Efisiensi mesin pendingin dapat dihitung dengan Persamaan (2.6) :
η = 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑎𝑎𝑎𝑎
(2.6)
pada Persamaan (2.6) :
η : efisiensi mesin pendingin
COPaktual : koefisien prestasi mesin pendingin
COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin pendingin
Penggunaan diagram tekanan-entalpi tergantung dengan jenis bahan
pendingin atau refrigeran yang dipakai. Pada penelitian ini refrigeran yang
digunakan adalah jenis R134a. Untuk diagram tekanan-entalpi R134a disajikan
pada Gambar 2.5
Gambar 2.5 Diagram tekanan-entalpi R134a
(Sumber: http://www.chegg.com/homework-help/questions-and-answers)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
2.1.4 Komponen komponen siklus kompresi uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari
kompresor, kondensor, pipa kapiler dan evaporator, serta komponen tambahannya
adalah filter, thermostat, refrigeran dan lilitan sebagian pipa kondensor.
2.1.4.1 Kompresor
Kompresor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menaikkan tekanan.
Sebagai akibat kenaikan tekanan, suhu refrigeran juga ikut naik. Kompresor yang
sering dipakai pada mesin pendingin adalah jenis kompresor hermatik (Hermatic
Compressor). Kompresor ini digerakan langsung oleh motor listrik dengan
komponen mekanik dan berada dalam satu wadah tertutup. Kompresor hermatik
dapat bekerja dengan prinsip reciprocating maupun rotary, posisi porosnya bisa
vertikal maupun horizontal. Faktor lain penggunaan kompresor hermatik ini pada
mesin pendingin adalah motor dapat bekerja pada keadaan yang bersih, karena
dalam satu wadah yang tertutup tidak ada debu atau kotoran yang dapat
memasukinya. Dalam penggunaan kompresor hermatik ada beberapa keuntugan
dan kerugian, yang dimilikinya.
Keuntungan :
a. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran bahan
refrigeran.
b. Bentuknya kecil dan harganya murah.
c. Tidak memakai penggerak dari luar sehingga suaranya lebih tenang dan
getarannya kecil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Kerugian :
a. Bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum
rumah kompresor dipotong.
b. Minyak pelumas didalam kompresor hermatik susah diperiksa.
Gambar 2.6 Kompresor Hermatik jenis torak
(Sumber: https://www.indotara.co.id)
2.1.4.2 Kondensor
Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menurunkan suhu dan
merubah fase refrigeran dari fase gas menjadi cair. Pada saat terjadinya penurunan
suhu dan perubahan fase, panas dikeluarkan kondensor ke udara melalui rusuk-
rusuk kondensor. Sebagai akibat dari kehilangan panas, kondisi refrigeran
berubah dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan kemudian berubah fase menjadi
cair lanjut. Pada saat perubahan dari gas panas lanjut ke gas jenuh, suhu refrigeran
mengalami penurunan, pada saat perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair
jenuh, suhu refrigeran tetap dan pada saat proses subcooling, suhu refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
mengalami penurunan. Proses perubahan kondisi yang berlangsung di kondensor
berjalan pada tekanan yang tetap. Kondensor yang umum digunakan pada mesin
pendingin kapasitas kecil, adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, dengan
bentuk lintasan U. Gambar 2.7 menyajikan gambar kondensor dengan jari – jari
penguat.
Gambar 2.7 Kondensor U, dengan 7U
2.1.4.3 Evaporator
Evaporator merupakan salah satu komponen utama dari sistem
pendinginan, yang di dalamnya mengalir suatu cairan refrigeran yang berfungsi
sebagai penyerap panas dari produk yang didinginkan dengan cara merubah fase
dari cair menjadi gas. Proses penguapan memerlukan panas, panas diambil dari
lingkungan sekitar evaporator (air atau bahan makanan/minuman yang akan
didinginkan di sekitar evaporator). Evaporator jenis plate dan jenis pipa bersirip
yang sering dipakai untuk proses pendinginan makanan ataupun minuman. Bahan
pipa evaporator yang terbaik adalah logam, karena logam berfungsi sebagai
konduktor. Namun kebanyakan terbuat dari bahan tembaga atau alumunium.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Tembaga dan kuningan dapat digunakan untuk semua refrigeran kecuali
ammonia. Tembaga akan larut oleh ammonia murni, alumunium dan magnesium
akan berkarat dengan cepat jika digunakan untuk methyl-klorida jika didalamnya
terdapat uap air. Jenis evaporator yang banyak digunakan pada mesin pendingin
adalah jenis pipa dengan plat datar atau plate, pipa-pipa, dan pipa dengan sirip-
sirip. Gambar 2.8 menyajikan gambar evaporator jenis plat dan jenis pipa bersirip.
Gambar 2.8 (a)Evaporator Plat (b)Evaporator Pipa Bersirip
(Sumber: (a) https://tommyji.en.made-in-china.com (b)
http://www.bloganton.info)
2.1.4.4 Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan. Pipa kapiler merupakan
suatu pipa pada mesin pendingin dengan ukuran diameter berkisar antara 0,026
atau 0,031 inci, yang dimaksudkan untuk menghasilkan drop tekanan yang
diinginkan. Beberapa keuntungan menggunakan pipa kapiler adalah harganya
yang murah dan mudah dicari serta pada saat mulai beroperasi kompresor dapat
bekerja lebih ringan karena momen torquenya (momen puntir) yang diperlukan
lebih kecil. Pada sistem yang menggunakan katup-katup lain, pada saat kompresor
akan mulai bekerja di dalam sistem telah ada perbedaan tekanan pada sisi tekanan
(a) (b)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
tinggi dan rendah, tapi dengan memakai pipa kapiler pada saat kompresor tidak
bekerja tekanan didalam sistem akan jadi sama karena pada pipa kapiler tidak
terdapat alat penutup apa-apa, dengan demikian kompresor dapat bekerja lebih
ringan.
Gambar 2.9 Pipa Kapiler
(Sumber: https://www.tokopedia.com/sudirgateknik)
2.1.4.5 Filter
Filter (saringan) berguna untuk menyaring kotoran yang mungkin terbawa
aliran refrigeran selama bersirkulasi. Filter dipasang pada posisi sebelum pipa
kapiler, diharapkan kotoran tidak masuk ke dalam pipa kapiler. Dengan kondisi
yang bersih, kemungkinan pipa kapiler tersumbat menjadi kecil.Sehingga tidak
masuk ke dalam kompresor dan pipa kapiler. Dengan bahan pendingin yang
bersih menyebabkan evaporator dapat menyerap kalor lebih maksimal. Bentuk
filter berupa tabung kecil dengan diameter antara 10-20mm, sedangkan
panjangnya tak kurang dari 8-15mm, di dalam tabung tersebut terdapat penyaring
atau filter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 2.10 Filter
(Sumber: https://indonesian.alibaba.com/product-detail/copper-filter-drier-for-air-conditioner-parts)
2.1.4.6 Thermostat
Thermostat adalah komponen tambahan yang berfungsi sebagai pengatur
batas suhu dalam ruang evaporator, mengatur lama berhenti kompresor, dan
mengatur kerja kompresor. Pada thermostat dilengkapi dengan tabung berisi
cairan yang mudah menguap. Tabung tersebut di tempatkan pada ruang mesin
pendingin (ruang evaporator) kemudian disalurkan oleh pipa kapiler ke ruang gas.
Prinsip kerja thermostat adalah jika ruang dalam mesin pendingin
mencapai suhu yang ditentukan, maka cairan dalam tabung thermostat akan beku,
cairan yang membeku akan menyusut, dengan terjadinya penyusutan tadi berarti
gas dari ruang gas akan mengalir ke pipa kapiler yang kosong, ruang gas akan
menjadi kendur, pegas akan menekannya sehingga kontak sakelar akan membuka,
dengan demikian terputuslah sambungan listrik dari PLN. Terputusnya aliran
listrik akan membuat kompresor berhenti bekerja dalam waktu yang relatif lama,
dan ketika ruang pendingin suhunya naik fluida dalam thermostat akan mencair
yang berarti ruang gas memberi tekanan pada sakelar kontak sehingga sakelar
menutup dan menghubungkan kembali arus listrik dari PLN, kompresor akan
kembali bekerja dan demikian kembali berturut – turut kerja thermostat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Gambar 2.11 Thermostat
(Sumber: http://www.serviceacsurabayatehnik.com/2017/03/funsi-thermostat-pada-kulkas)
2.1.4.7 Refrigeran
Fluida kerja yang dipergunakan dalam mesin pendingin disebut refrigeran.
Refrigeran adalah suatu zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair
atau sebaliknya. Untuk dapat terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan
suatu bahan pendingin atau refrigeran yang digunakan untuk mengambil panas
dari evaporator dan membuangnya dalam kondensor.
Terdapat berbagai jenis refrigeran yang dapat digunakan dalam sistem
kompresi uap. Suhu kerja evaporator dan kondensor menentukan dalam pemilihan
refrigeran. Refrigeran yang umum digunakan pada mesin pendingin termasuk ke
dalam keluarga chlorinated fluorocarbons. Pada penelitian ini refrigeran yang
digunakan adalah jenis R134a. Beberapa syarat dari bahan pendingin yang dapat
dipergunakan untuk keperluan proses pendinginan antara lain :
Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
Ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Umur hidup di udara pendek
Tidak memberikan efek pemanasan global.
Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak
pelumas dan sebagainya.
Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem
pendingin.
Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana
maupun dengan alat detektor kobocoran.
Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
Gambar 2.12 Refrigeran jenis R134a
(Sumber: https://www.budgetheating.com/Automotive-Freon-Refrigerant-R134a-30lb-jug-p/26001.htm)
2.1.4.8 Lilitan Pada Pipa diantara Kompresor dan Kondensor
Lilitan pada pipa diantara kompresor dan kondensor adalah sebagai
pemanfaatan panas dari proses siklus kompresi uap. Lilitan ini nantinya akan
memanaskan air sisa siklus kompresi uap yang ditampung dalam wadah di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
belakang mesin pendingin (kulkas), yang kadang tiap seminggu sekali harus kita
buang, sehingga dari pemanfaatan ini dapat sedikit membantu mengurangi air sisa
siklus kompresi uap yang tertampung dalam wadah tanpa repot – repot untuk
membuang airnya.
Gambar 2.13 Lilitan Pada Pipa diantara Kompresor dan Kondensor
2.2 Tinjauan Pustaka
Siti Fatimah (2008) telah melakukan penelitian tentang elevasi aliran air
pendingin pada kondensor dengan pendingin air sistem menara dan filling, dengan
mengubah filling alumunium menjadi tembaga dan variasi aliran air pendingin
1m, 1,5m, 2m, 2,5m, 3m, bertujuan untuk meningkatkan COP dari mesin yang
diteliti tersebut. Dari hasil penelitian tersebut didapatkan COP tertinggi ada pada
aliran air pendingin 3m.
Perdana G.R (2014) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
penggunaan water cooled condenser terhadap prestasi kerja mesin pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
menggunakan refrigeran LPG. Penelitian tersebut bertujuan mempercepat
perpindahan panas dan meningkatkan COP mesin pendingin tersebut. Dari hasil
penelitian tersebut didapatkan nilai COP sebesar 15,31 dengan debit aliran air
73,33 ml/detik.
Azridjal Aziz, Joko Harianto, dan Afdhal Kurniawan Mainil (2015) telah
melakukan penelitian tentang Potensi Pemanfaatan Energi Panas Terbuang Pada
Kondensor AC Sentral Untuk Pemanas Air Hemat Energi. Penelitian tersebut
bertujuan untuk memanfaatkan panas yang terbuang dari kondensor. Hasil
penelitian tersebut, panas yang dibuang kondensor yang dapat digunakan untuk
pemanas air adalah sebesar 228,318 kW dengan temperatur masuk kondensor
maksimal sebesar 57,78oC.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1. Persiapan Alat
3.1.1. Komponen Utama Mesin Pendingin
a. Kompresor
Kompresor merupakan jantung pada mesin pendingin yang memiliki fungsi
untuk menaikkan tekanan cairan refrigeran sehingga suhu refrigeran juga ikut
naik. Gambar 3.1 merupakan kompresor yang digunakan pada mesin pendingin:
Gambar 3.1 Kompresor hermetik jenis torak
Jenis kompresor : Hermetik jenis torak
Seri kompresor : ASD53K
Voltase : 220 – 240V
Daya Kompresor : 1/8 PK
Diamter Kompresor : 20 cm
Tinggi Kompresor : 15 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
b. Kondensor
Kondesor merupakan alat untuk mengubah fase refrigeran dari fase gas ke
cair, kondensor yang digunakan pada alat ini adalah kondensor berbentuk U dan
terdapat 7 lilitan pada pipa keluar dari kompresor menuju kondensor. Gambar 3.2
merupakan kondensor yang digunakan pada mesin pendingin:
Gambar 3.2 Kondensor dengan 7 U
Ukuran panjang x lebar : 42 cm x 30 cm
Panjang pipa : 8 m
Diameter pipa : 0,47 cm
Bahan pipa : Besi
Bahan sirip : Besi
Diameter sirip : 2 mm
Jumlah sirip : 120 buah
Jumlah U : 7
c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran, dari yang
semula tekanannya tinggi menjadi bertekanan rendah. Penurunan tekanan terjadi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
karena diameter dari pipa kapiler kecil. Gambar 3.3 merupakan gambar pipa
kapiler pada mesin pendingin:
Gambar 3.3 Pipa Kapiler
Panjang pipa kapiler : 1 m
Diameter pipa kapiler : 0,026 inchi
Bahan pipa kapiler : Tembaga
d. Evaporator
Evaporator digunakan untuk menguapkan refrigeran, yaitu merubah fase cair
refrigeran menjadi gas dengan menyerap kalor yang diambil dari lingkungan
evaporator tersebut. Gambar 3.4 merupakan evaporator yang pakai pada mesin
pendingin yaitu evaporator jenis plat.
Gambar 3.4 Evaporator plat
Ukuran plat : 30 cm x 20 cm
Bahan plat : alumunium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
e. Filter
Filter merupakan alat untuk menyaring kotoran yang terdapat dalam cairan
refrigeran agar tidak terjadi penyumbatan dalam pipa kapiler. Kotoran dapat
berupa karat, butiran – butiran logam gergajian, dan lain – lain.
Gambar 3.5 Filter
Diameter filter : 0,5 cm
Panjang filter : 3 cm
Bahan filter : tembaga
f. Refrigeran
Refrigeran merupakan fluida kerja pada mesin pendingin. Pada mesin ini,
refrigeran yang dipakai adalah jenis R134a (Gambar 3.6). Sifat – sifat R134a
disajikan pada bab 2.4.1.7.
Gambar 3.6 Refrigeran R134a
3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin
a. Alumunium hollow segi empat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Alumunium hollow segi empat digunakan sebagai kerangka untuk pembuatan
mesin pendingin ini, dengan berat lebih ringan dari besi dan tahan karat.
Gambar 3.7 Alumunium Hollow
Ukuran Penampang (p x l) : 3 cm x 1,7 cm
b. Akrilik
Akrilik digunakan untuk membuat ruangan sebagai penempatan evaporator
serta beban. Akrilik dipilih karena memiliki warna yang transparan, tahan dengan
suhu dingin, dan resiko untuk pecah lebih kecil dibandingkan kaca.
Gambar 3.8 Akrilik
c. Styrofoam
Styrofoam digunakan untuk melapisi ruangan evaporator agar suhu ruangan
evaporator tetap terjaga dingin dan mencegah kalor dari luar ruangan masuk ke
dalam ruangan evaporator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 3.9 Styrofoam
d. Tube cutter
Alat untuk memotong pipa tembaga agar hasil pemotongan rata sehingga
memudahkan saat melakukan pengelasan dalam pembuatan mesin ini (Gambar
3.10).
Gambar 3.10 Tube Cutter
e. Tube Expander
Alat untuk melebarkan atau mengembangkan pipa tembaga agar dapat
disambungkan dengan pipa lain (Gambar 3.11).
Gambar 3.11 Tube Expander
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
f. Manifold gauge
Manifold gauge merupakan alat untuk mengukur tekanan refrigeran dalam
siklus pendinginan, baik saat pengisian refrigeran atau saat mesin pendingin
beroperasi. Pengukuran tekanan dalam manifold gauge adalah pengukuran
tekanan evaporator atau tekanan hisap kompresor, dan tekanan kondesor atau
tekanan keluar kompresor (Gambar 3.12).
Gambar 3.12 Manifold Gauge
g. Alat las tembaga
Alat yang digunakan dalam proses pengelasan, dan dapat juga digunakan
untuk menambal, menyambung, atau melepaskan sambungan pipa tembaga pada
mesin pendingin (Gambar 3.13).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 3.13 Alat Las Tembaga
h. Bahan Las
Bahan las digunakan untuk melakukan penyambungan pipa kapiler, bahan
yang dipakai perak tembaga dan borak.
(a) (b)
Gambar 3.14 (a) Borak (b) Bahan Las Tembaga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
i. Pentil
Alat yang digunakan untuk mengisi gas / tempat masuk refrigeran, digunakan
juga saat pengisian metil dan merupakan tempat terjadinya proses pemvakuman.
Gambar 3.15 Pentil
j. Metil
Metil berfungsi untuk membersihkan saluran – saluran pada pipa kapiler.
Penggunaan metil dalam pembersihan saluran pipa kapiler ini sebanyak 1 tutup
botol metil.
Gambar 3.16 Metil
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
k. Thermostat
Thermostat berfungsi sebagai pengatur suhu evaporator. Penggunaan
thermostat pada mesin ini yaitu ketika suhu yang diinginkan sudah tercapai maka
kompresor secara otomatis akan mati.
Gambar 3.17 Thermostat
l. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dalam sistem
pendinginan, sehingga sistem menjadi vakum (hampa udara). Hal ini dilakukan
agar tidak mengganggu proses refrigerasi.
Gambar 3.18 Pompa Vakum
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
m. Bak tampung
Bak tampung ini berguna menampung air untuk merendam pipa yang terletak
diantara kompresor dan kondensor.
Gambar 3.19 Bak tampung
n. Lilitan pipa yang terletak diantara kompresor dan kondensor
Lilitan pada pipa diantara kompresor dan kondensor berfungsi sebagai
pemanas air rendaman yang berada dalam bak tampungan.
Gambar 3.20 Lilitan Pipa diantara Kompresor dan Kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
3.2 Pembuatan Mesin Pendingin
3.2.1. Proses Pembuatan Mesin Pendingin
Langkah – langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pendingin
yaitu:
a. Mempersiapkan semua komponen utama mesin pendingin seperti kompresor,
kondensor, filter, pipa kapiler, evaporator, refrigeran R-134a, dan komponen
pendukungnya seperti alat potong pipa, alat pembengkok pipa, pompa vakum,
alat las, manifold gauge, dan alat – alat lain yang digunakan dalam
pembuatan mesin pendingin.
b. Pembuatan rangka mesin pendingin memerlukan alat pemotong alumunium
untuk memotong alumunium sesuai ukuran yang telah ditentukan, dan paku
keling untuk menyambungkan potongan alumunium sehingga menjadi sebuah
kerangka.
c. Proses penyambungan antara kompresor dengan kondensor menggunakan las,
dalam proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung kompresor
dengan kondensor. Dalam penyambungan terdapat perbedaan material yang
akan disambung, pipa output kompresor terbuat dari besi sedangkan pipa
penghubung dari tembaga. Sehingga dalam proses ini membutuhkan bahan
bantuan yaitu borak yang berfungsi sebagai bahan tambahan dalam proses
pengelasan karena perbedaan karakteristik material serta mencegah terjadinya
kebocoran dalam sambungan dan agar tersambung dengan baik. Bahan yang
digunakan pada proses pengelasan ini menggunakan perak dan kuningan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
d. Proses pengelasan antara kondenser dengan input filter diperlukan pipa
tembaga sebagai penghubung antara pipa output kondenser dengan pipa input
filter. Proses penyambungan menggunakan las dengan bahan perak dan
kuningan. Diperlukan borak untuk perekat dalam proses pengelasan karena
perbedaan material antara kondenser dengan filter. Alat bantu yang
diperlukan adalah tang untuk menahan pipa tembaga saat proses
penyambungan.
e. Proses pengelasan antara filter dengan pipa kapiler adalah untuk
menyambung output filter dengan pipa kapiler. Proses penyambungan
menggunakan bahan perak dan kuningan. Tang digunakan untuk penahan saat
proses pengelasan tersebut.
f. Proses penyambungan antara pipa kapiler dengan evaporator. Penyambungan
dengan las dilakukan untuk menyambung output pipa kapiler dengan input
evaporator, dengan menggunakan bahan perak dan tembaga. Tang digunakan
sebagai alat bantu untuk penahan saat pengelasan serta memipihkan diameter
pipa input evaporator supaya output pipa kapiler tersambung dengan baik.
g. Proses penyambungan evaporator dengan kompresor dibutuhkan pipa
tembaga sebagai penghubung evaporator dengan kompresor. Proses
penyambungan las dengan bahan kuningan dan perak.
h. Proses pengisian metil berfungsi untuk membersihkan saluran – saluran pipa
pada mesin pendingin yang sudah jadi dan juga sebagai proses pengecekan
kebocoran pada mesin pendingin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
i. Proses pemvakuman mesin pendingin menggunakan pompa vakum untuk
mengeluarkan udara – udara yang masih terjebak dalam saluran pipa mesin
pendingin agar nantinya proses siklus dalam mesin pendingin berjalan dengan
baik.
j. Proses pengisian refrigeran R-134a sebagai fluida kerja mesin pendingin.
Tekanan refrigeran yang dimasukkan dalam siklus mesin pendingin harus
sesuai dengan standar kerja mesin pendingin agar bekerja dengan baik.
k. Proses uji coba mesin pendingin setelah semua alat terpasang dengan baik,
hubungan kabel kompresor ke aliran listrik yang stabil, maka kompresor akan
menyala dan memompakan refrigeran ke seluruh komponen mesin pendingin
secara konstan atau stabil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Mesin yang diteliti
Mesin yang diteliti merupakan mesin pendingin dengan siklus kompresi uap.
(Gambar 4.1).
Gambar 4.1 Skematik mesin pendingin
4.2 Alur penelitian pada mesin pendingin
Dalam penelitian mesin pendingin ini, pelaksanaan penelitian mengikuti alur
penelitian seperti yang tersaji pada Gambar 4.2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Gambar 4.2 Diagram alur penelitian mesin pendingin
4.3 Alat bantu penelitian
Proses penelitian membutuhkan beberapa alat bantu yang dipergunakan
untuk mengambil data – data penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
a. Stopwatch
Stopwatch berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk mengukur
lamanya pengambilan data dalam penelitian mesin pendingin.
Gambar 4.3 Stopwatch
b. Pengukur Tekanan (pressure gauge)
Pressure gauge berfungsi untuk mengetahui nilai tekanan pada refrigeran.
Pressure gauge yang berwarna merah untuk mengukur tekanan tinggi, yang
berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah.
Gambar 4.4 Pressure gauge
c. APPA
APPA berfungsi untuk menerima sinyal thermo-electric dari thermocouple
yang kemudian dipresentasikan dalam bentuk angka digital. Alat ini dapat
membaca dua pengukuran suhu sekaligus.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 4.5 APPA digital
d. Thermocouple
Thermocouple berfungsi sebagai alat untuk mendeteksi suhu suatu benda
dengan 2 bahan konduktor yang dijadikan satu kemudian menimbulkan thermo-
electric, yang selanjutnya di baca oleh APPA.
Gambar 4.6 Thermocouple
e. Kabel roll
Kabel roll berfungsi untuk membagi daya listrik dari listrik PLN ke mesin
pendingin karena panjang kabel pada mesin pendingin terbatas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gambar 4.7 Kabel roll
f. Botol minum
Botol minum ini berfungsi sebagai beban mesin pendingin, dengan berisi
air dengan volume 1000 ml. Jumlah : 1 botol.
Gambar 4.8 Botol minum
g. Diagram P-h R134a
Diagram P-h berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada
mesin pendingin. Dengan diagram ini dapat diketahui nilai entalpi (h1,h2,h3,h4),
suhu evaporator, dan suhu kondensor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 4.9 Diagram P-h R134a
4.4 Variasi Penelitian
Variasi penelitian yang digunakan adalah jumlah air yang dipergunakan
untuk merendam pipa yang terletak diantara kompresor dan kondensor. Penelitian
pertama menggunakan beban pendinginan (di ruang kulkas) 1 liter air tanpa
menggunakan rendaman air, diuji selama 6 jam. Penelitian kedua menggunakan
beban pendinginan 1 liter air dengan yang dipergunakan untuk merendam pada
pipa diantara kompresor dan kondensor 34 liter.
4.5 Cara pengambilan data
Cara mendapatkan data adalah melalui proses berikut:
a. Mengecek pada semua bagian mesin pendingin dan memastikan tidak ada
kebocoran dan kerusakan pada setiap komponen mesin pendingin.
b. Mempersiapkan botol minum yang dipakai untuk tempat air sebagai beban
pendinginan dan mengisinya dengan 1 liter air.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
c. Memasang thermocouple dan APPA untuk mengukur suhu pada beban,
ruangan, dan rendaman.
d. Menghidupkan mesin pendingin.
e. Melakukan pengambilan data nilai tekanan tinggi dan tekanan rendah.
Proses pengambilan data diukur setiap 15 menit dan berlangsung selama 6 jam.
4.6 Cara mengolah data dan melakukan pembahasan
Dari data yang diperoleh (P1,P2) dapat dibuat siklus kompresi uap pada
Diagram P-h. Dari Diagram tersebut diperoleh nilai entalpi (h1, h2, h3, h4), suhu
kerja evaporator dan suhu kerja kondensor. Nilai entalpi yang diperoleh dapat
digunakan untuk mengetahui karakteristik mesin pendingin dengan cara
menghitung kalor yang dilepas kondensor (Qout), kalor yang diserap evaporator
(Qin), kerja kompresor (Win), COP, efisiensi dari mesin pendingin serta laju aliran
massa. Untuk melakukan pengolahan data hasil – hasil penghitungan digambarkan
dalam bentuk grafik terhadap waktu. Pengolahan data dilakukan dengan
memperhatikan dari tujuan penelitian dan hasil – hasil penelitian sebelumnya.
Gambar 4.10 Cara mendapatkan nilai entalpi suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor pada Diagram P-h
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
4.7 Cara mendapatkan kesimpulan
Kesimpulan diperoleh dari hasil pengolahan data dan hasil pembahasan,
kesimpulan harus menjawab dari tujuan penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
BAB V
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian
a. Nilai Tekanan
Hasil penelitian untuk nilai tekanan refrigeran masuk kompresor dan keluar
kompresor yang dihasilkan dengan variasi penelitian beban 1 liter, tanpa
rendaman dan ¾ rendaman. Data hasil penlitian disajikan pada Tabel 5.1 dan 5.2
merupakan data yang telah diolah.
Tabel 5.1 Nilai tekanan pengukuran masuk dan keluar kompresor dalam tekanan terukur satuan psi
No Variasi pada pipa diantara
kompresor dan kondensor
P1
(psig)
P2
(psig)
1 Tanpa rendaman air 9,08 203,77
2 ¾ liter rendaman air 6,98 144,7
Tabel 5.2 Nilai tekanan pengukuran masuk dan keluar kompresor dalam tekanan terukur satuan psi dan MPa
No
Variasi pada pipa
diantara
kompresor dan
kondensor
P1
Tekanan
Rendah
P2
Tekanan
Tinggi
P1
Tekanan
Rendah
P2
Tekanan
Tinggi
psia Mpa
1 Tanpa rendaman
air 23,78 218,47 0,164 1,506
2 ¾ liter rendaman
air 21,68 159,4 0,149 1,099
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Data tekanan pada Tabel 5.2 didapat dengan cara menambah 14,7 psi pada
data hasil pengukuran alat ukur, kemudian dikonversi ke Mpa dengan acuan 1 psi
= 0,00689476 Mpa, sehingga didapat rumus konversi:
Tekanan Mpa = (data hasil pengukuran + 14,7 psi) x 0,00689476 MPa
b. Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor
Hasil penelitian nilai suhu kerja evaporator dan kondensor untuk setiap
variasi penelitian disajikan dalam Tabel 5.3 dalam satuan oC dan satuan K.
Perhitungan konversi oC ke K adalah dengan menambah 273,15o pada suhu oC.
Tabel 5.3 Suhu kerja evaporator dan kondensor dalam satuan oC dan K
No
Variasi pada pipa
diantara kompresor dan
kondensor
Te Tc
oC K oC K
1 Tanpa rendaman air -16 257 52 325
2 ¾ liter rendaman air -18 255 42 315
c. Nilai entalpi
Data entalpi diambil dari setiap variasi penelitian yang disajikan pada Tabel
5.2 dengan menggambar pada diagram P-h. Nilai entalpi pada setiap variasi
penelitian disajikan pada Tabel 5.4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Tabel 5.4 Nilai entalpi pada siklus kompresi uap
No
Variasi pada pipa
diantara kompresor
dan kondensor
h1
(kJ/kg)
h2
(kJ/kg)
h3
(kJ/kg)
h4
(kJ/kg)
1 Tanpa rendaman air 395 438 275 275
2 ¾ rendaman air 390 430 262 262
5.2 Perhitungan
a. Menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Menghitung kerja kompresor (Win) dapat dilakukan dengan menggunakan
Persamaan (2.1) yaitu Win = h2 – h1, kJ/kg. Perhitungan untuk Win diambil dari
nilai entalpi yang disajikan pada Tabel 5.4.
Win = h2 – h1 (kJ/kg)
= 438 – 395 (kJ/kg)
= 43 kJ/kg
b. Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran (Qin)
Menghitung energi kalor yang diserap evaporator dapat dihitung dengan
Persamaan (2.3) yaitu Qin = h1 – h4, kJ/kg. Penghitungan untuk Qin diambil dari
nilai entalpi yang disajikan pada Tabel 5.4.
Qin = h1 – h4 (kJ/kg)
= 395 - 275 (kJ/kg)
= 120 kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
c. Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)
Jumlah energi kalor yang dilepas oleh kondensor dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.2) yaitu Qout = h2 – h3, kJ/kg. Penghitungan untuk
Qout diambil dari nilai entalpi yang disajikan pada Tabel 5.4.
Qout = h2 – h3 (kJ/kg)
= 438 - 275 (kJ/kg)
= 163 kJ/kg
d. Koefisien prestasi ideal (COPideal)
Perhitungan koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung
menggunakan Persamaan (2.5) yaitu COPideal = Te / (Tc – Te) dengan Te dan Tc
menggunakan Tabel 5.3.
COPideal = 257
(325−257)
= 25768
= 3,78
e. Koefisien prestasi aktual (COPaktual)
Perhitungan koefisien prestasi aktual (COPideal) dapat dihitung
menggunakan Persamaan (2.4) yaitu COPaktual = Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1) dengan
data entalpi Tabel 5.4.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
COPaktual = QinW in
= (h1−h4)(h2−h1)
= (395−275)(438−395)
= 12043
= 2,79
f. Efisiensi mesin pendingin (%)
Perhitungan efisiensi mesin pendingin dapat menggunakan persamaan
(2.6) yaitu Efisiensi = COPaktual/COPideal.
Efisiensi = COP aktualCOP ideal
x 100%
= 2,793,78
x 100%
= 73,8 %
Tabel 5.5 Nilai Win, Qin, Qout, COP, dan Efisiensi pada mesin pendingin yang diteliti
No
Variasi
pada pipa
diantara
kompresor
dan
kondensor
Win
(kJ/kg)
Qin
(kJ/kg)
Qout
(kJ/kg)
COP
Efisiensi
(%) COPideal COPaktual
1
Tanpa
rendaman
air
43 120 163 3,78 2,79 73,8
2
¾ liter
rendaman
air
40 128 168 5,25 3,2 60,95
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
5.3 Pembahasan
Mesin pendingin berhasil dibuat dan mampu bekerja mendinginkan beban
kerja dengan baik. Suhu kerja evaporator untuk variasi tanpa rendaman air adalah
-16oC dan untuk variasi ¾ liter rendaman air -18oC, lebih dingin dari suhu beban
yang didinginkan. Suhu kerja kondensor untuk variasi tanpa rendaman air adalah
52oC dan untuk variasi ¾ liter rendaman air 42oC, lebih panas dari udara luar yang
mendinginkan kondensor. Untuk menghindari pembekuan pada beban di dalam
ruang pendinginan, mesin pendingin dilengkapi dengan thermostat. Thermostat
berfungsi sebagai pemutus aliran listrik ke kompresor agar suhu kerja ruang
pendinginan terjaga pada kisaran 2oC – 10oC. Suhu ruang pendinginan akan
menyesuaikan dengan suhu yang diset pada thermostat, sehingga proses
pendinginan berlangsung secara baik.
Hasil penelitian untuk energi yang diberikan kompresor persatuan massa
refrigeran (Win) disajikan pada Gambar 5.1.
Gambar 5.1 Diagram perbandingan Win
43
40
38,5
39
39,5
40
40,5
41
41,5
42
42,5
43
43,5
Win
(kJ/
kg)
Tanpa rendaman
3/4 rendaman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Hasil penelitian untuk energi kalor persatuan massa yang diserap
evaporator (Qin) disajikan pada Gambar 5.2.
Gambar 5.2 Diagram perbandingan Qin
Hasil penelitian untuk energi kalor persatuan massa yang dilepas
kondensor (Qout) disajikan pada Gambar 5.3.
Gambar 5.3 Diagram perbandingan Qout
120
128
116
118
120
122
124
126
128
130
Qin
(kJ/
kg)
Tanpa rendaman
3/4 rendaman
163
168
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
Qou
t (kJ
/kg)
Tanpa rendaman
3/4 rendaman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Hasil penelitian untuk koefisien prestasi ideal (COPideal) mesin pendingin
yang diteliti disajikan pada Gambar 5.4.
Gambar 5.4 Diagram perbandingan COPideal
Hasil penelitian untuk koefisien prestasi aktual (COPaktual) mesin
pendingin yang disajikan pada Gambar 5.5.
Gambar 5.5 Diagram perbandingan COPaktual
3,78
5,25
0
1
2
3
4
5
6
CO
Pide
al
Tanpa rendaman
3/4 rendaman
2,79
3,2
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3
3,1
3,2
3,3
CO
Pakt
ual
Tanpa rendaman
3/4 rendaman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Hasil penelitian efisiensi mesin pendingin yang diteliti disajikan pada
Gambar 5.6.
Gambar 5.6 Diagram perbandingan Efisiensi
Nilai efisiensi tidak dapat mencapai 100% disebabkan karena proses –
proses yang terjadi pada siklus kompresi uap tidak dapat berlangsung secara ideal.
Pada saat proses siklus kompresi uap berjalan, terkadang bodi kompresor menjadi
panas sehingga terjadi perpindahan kalor di udara sekitar bodi. Saluran pipa yang
tidak terisolasi dengan baik antara pipa kapiler dengan evaporator dapat
mempengaruhi kerja mesin. Suhu evaporator yang rendah membuat uap air yang
melewati evaporator membeku sehingga perpindahan kalor yang terjadi di
evaporator tidak maksimal.
73,8
60,95
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Efis
iens
i (%
)
Tanpa rendaman
3/4 rendaman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
BAB VI
KESIMPULAN
6.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari hasil penelitian adalah sebagai berikut:
a. Mesin pendingin bekerja secara baik dan dapat mendinginkan beban, dengan
suhu evaporator dan kondensor pada variasi tanpa rendaman sebesar -16oC
dan 52oC, sedangkan variasi ¾ rendaman sebesar -18oC dan 42oC.
b. Energi kalor persatuan massa yang dihisap oleh evaporator (Qin) pada variasi
tanpa rendaman sebesar 128 kJ/kg, untuk variasi ¾ rendaman sebesar 128
kJ/kg.
c. Energi kalor persatuan massa yang dilepas oleh kondensor (Qout) pada variasi
tanpa rendaman sebesar 163 kJ/kg, untuk variasi ¾ rendaman sebesar 168
kJ/kg.
d. Energi yang diberikan kompresor persatuan massa refrigeran (Win) pada
variasi tanpa rendaman sebesar 43 kJ/kg, untuk variasi ¾ rendaman sebesar
40 kJ/kg.
e. Koefisien prestasi ideal (COPideal) pada variasi tanpa rendaman sebesar 3,78
untuk variasi ¾ rendaman sebesar 5,25.
f. Koefisien prestasi aktual (COPaktual) pada variasi tanpa rendaman sebesar 2,79
untuk variasi ¾ rendaman sebesar 3,2.
g. Nilai efisiensi dari mesin pendingin untuk variasi tanpa rendaman sebesar
73,8%, untuk variasi ¾ rendaman sebesar 60,95%.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
6.2 Saran
Dari penelitian yang dilakukan dapat dikemukakan saran sebagai berikut:
a. Pengambilan data lebih baik dilakukan pada saat cuaca cerah, karena
pengaruh angin yang kencang serta suhu yang berubah – ubah membuat
pengambilan data kurang akurat.
b. Saluran pipa kapiler diberi isolator (gabus/styrofoam/busa) dengan tujuan
agar kinerja mesin pendingin bisa optimal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
DAFTAR PUSTAKA
Andi, Feternus, 2015. Perbandingan Karakteristik Showcase Dengan Refrigeran
R134a Dan 502, Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.
Aziz Azridjal, Joko Harianto, Afdhal Kurniawan Mainil, 2015. Potensi
Pemanfaatan Panas Terbuang Pada Kondensor AC Sentral Untuk Pemanas
Air Hemat Energi, Riau: Universitas Riau, Bengkulu: Universitas
Bengkulu.
Fatimah, Siti, 2008. Analisis Pengaruh Elevasi Aliran Air Pendingin Kondensor
Terhadap Laju Perpindahan Kalor Dan Efisiensi Kerja Mesin, Malang:
Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim.
Perdana G.R, Nasrul Ilminnafik, dan Digdo Listyadi, 2014. Pengaruh Penggunaan
Water Cooled Condenser Terhadap Prestasi Kerja Mesin Pendingin
Menggunakan Refrigeran LPG, Jember: Universitas Jember.
Sumanto, 2004. Dasar – Dasar Mesin Pendingin, Yogyakarta: Andi Offset.
Yoga Satria, Albertus Agung, 2014. COP Dan Efisiensi Showcase Dengan
Panjang Pipa Kapiler 225 cm Dan Daya Kompresor 0,5 HP, Yogyakarta:
Universitas Sanata Dharma.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
LAMPIRAN
Beban : 1 liter air Variasi : Tanpa rendaman
No Waktu Tekanan Rendah Tekanan Tinggi Tekanan
Rendah Tekanan Tinggi
Dalam Psig Dalam Mpa 1 0 5,5 70 0,038 0,483 2 15 7 195 0,048 1,344 3 30 9 205 0,062 1,413 4 45 10 210 0,069 1,448 5 60 10 215 0,069 1,482 6 75 10 220 0,069 1,517 7 90 10 220 0,069 1,517 8 105 10 215 0,069 1,482 9 120 10 210 0,069 1,448
10 135 10 205 0,069 1,413 11 150 9 195 0,062 1,344 12 165 9 200 0,062 1,379 13 180 9 200 0,062 1,379 14 195 8,5 200 0,059 1,379 15 210 8 200 0,055 1,379 16 225 8 200 0,055 1,379 17 240 8,5 195 0,059 1,344 18 255 9 195,5 0,062 1,348 19 270 9 195 0,062 1,344 20 285 9 195 0,062 1,344 21 300 9 200 0,062 1,379 22 315 9 205 0,062 1,413 23 330 9 205 0,062 1,413 24 345 9 205 0,062 1,413 25 360 9 205 0,062 1,413
9,08 203,77 0,064 1,366
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Beban : 1 liter air Variasi : 3/4 rendaman (750 ml)
No Waktu Tekanan Rendah Tekanan
Tinggi Tekanan Rendah
Tekanan Tinggi
Dalam Psig Dalam Mpa 1 0 49 52 0,338 0,359 2 15 4,5 165 0,031 1,138 3 30 7 170 0,048 1,172 4 45 6,5 180 0,045 1,241 5 60 7,5 190 0,052 1,310 6 75 8 190 0,055 1,310 7 90 7,5 190 0,052 1,310 8 105 8 190 0,055 1,310 9 120 8 190 0,055 1,310
10 135 8 192,5 0,055 1,327 11 150 8 192,5 0,055 1,327 12 165 7,5 192,5 0,052 1,327 13 180 8 187,5 0,055 1,293 14 195 8 192,5 0,055 1,327 15 210 8 187,5 0,055 1,293 16 225 8 192,5 0,055 1,327 17 240 7,5 192,5 0,052 1,327 18 255 8 190 0,055 1,310 19 270 8 192,5 0,055 1,327 20 285 8 192,5 0,055 1,327 21 300 7,5 187,5 0,052 1,293 22 315 8 190 0,055 1,310 23 330 8 190 0,055 1,310 24 345 8 192,5 0,055 1,327 25 360 8 190 0,055 1,310
7,36 182,88 0,152 1,362
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI