PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI - core.ac.uk · Gambar 4.5 (a) Termokopel dan (b) APPA …… ... Menurut catatan sejarah orang-orang pada zaman batu telah mengenal es

i

PERBANDINGAN KARAKTERISTIK SHOWCASE

ANTARA R-134a DAN R-404a

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai gelar Sarjana Teknik bidang Teknik Mesin

Diajukan Oleh

DEDI SAVERIANUS SIJABAT

105214071

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE COMPARISON OF SHOWCASE CHARACTERISTICS

OF R-134a AND R-404a

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By

DEDI SAVERIANUS SIJABAT

105214071

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

UNIVERSITY OF SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015


iii


iv


v


vi


vii

ABSTRAK

Iklim di Indonesia yang tropis membuat rasa haus meningkat terutama

pada waktu siang hari, Sehingga kebanyakan orang ingin meminum minuman

yang dingin agar dapat menghilangkan rasa haus dan menyegarkan tubuhnya

kembali. Showcase adalah mesin pendingin yang bisa mendinginkan minuman

dengan suhu kerja antara 2°C - 10°C. Tujuan dari penelitian tentang showcase ini

adalah: (a) Membuat mesin pendingin showcase dengan mempergunakan

refrijeran R-134a dan refrijeran R-404a. (b) Mengetahui dan membandingkan

karakteristik showcase dengan refrijeran R-134a dan refrijeran R-404a yang telah

dibuat (1) COP ideal dari mesin pendingin showcase. (2) Efisiensi mesin

pendingin showcase.

Mesin yang diteliti merupakan mesin pendingin showcase dengan siklus

kompresi uap. Variasi penelitian yang dipakai adalah jenis refrijeran, yaitu R-134a

dan R-404a. Penelitian pertama showcase dialiri refrijeran R-134a dan diuji

sebanyak 5 kali dalam 5 hari. Penelitian kedua refrijeran diganti R-404a dan diuji

sebanyak 5 kali selama 5 hari. Hasil penelitian memberikan kesimpulan. (a) Showcase berhasil di buat

dan bekerja dengan baik, (b) Koefisien prestasi ideal (COPideal) R-134a lebih

unggul dibandingkan R-404a. Efisiensi showcase untuk R-134a lebih unggul

dibanding R-404a.


viii

ABSTRACT

The tropical climate in Indonesia increases the thirst especially at noon,

so most people want to drink cold beverages to relieve the thirst and refresh the

body. Showcase is the cooling machine which can cool the beverages with

working temperature between 2°C - 10°C. The purpose of this research is (a) to

make a cooling machine showcase by using refrigerants R-134a and R-404a. (b)

to know and compare the characteristics of the showcase made with refrigerant

R-134a and with refrigerant R-404a (1) the ideal COP of cooling machine

showcase (2) The efficiency of the cooling machine showcase.

The machine examined is cooling machine showcase with vapor

compression cycle. The research variation used is the types of refrigerant, R-134a

and R-404a. On the first research, the showcase is flowed with the refrigerant

R-134a and examined five (5) times in 5 days. On the second day, the refrigerant

is changed into R-404a and examined 5 times in 5 days.

The conclusion of the result of this research is (a) the showcase is

successfully made and works well (b) the ideal coefficient of performance

(COPideal) R-134a is more superior rather than R-404a. The R-134a showcase’s

efficiency is more superior rather than R-404a.


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karna

rahmat yang telah diberikan dalam penyelesaian Skripsi ini sehingga semuanya

dapat berjalan dengan baik.

Skripsi ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk

mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta. Judul Skripsi ini adalah Perbandingan karakteristik

showcase dengan R-134a dan R-404a.

Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, akhirnya Skripsi

ini dapat terselesaikan dengan baik, pada kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S. Si., M.Sc selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi saya, dan

sekaligus sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta.

3. I Gusti Ketut Puja M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. Semua Dosen Prodi Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu kepada

penulis.

5. Kedua orang tua saya yang telah memberi doa, dukungan baik moril maupun

material serta semangat kepada penulis untuk menyelesaikan Skripsi dan studi

ini.


x

6. Maya Oktavia Sijabat dan Mawi Novida Sijabat yang telah memberikan

semangat sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan.

7. Antonius Marudut Tua Sijabat, Marlan Peki Sijabat, dan Dodi Bambang Sijabat

yang telah memberikan nasehat kepada penulis.

8. Heru Setiawan, Feternus Andi, dan Galih Aji Nugroho, selaku teman satu tim

dalam pembuatan alat.

9. Kepada semua teman-teman, khususnya Teknik Mesin yang telah membantu

kelancaran dalam pembuatan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan segala kritik dan saran yang

dapat membangun untuk menyempurnakan Skripsi ini dikemudian hari. Akhir

kata seperti penulis harapkan agar Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi

semua.

Yogyakarta, 13 Februari 2015

Penulis


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

TITLE PAGE ....................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................ v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................. vi

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

ABSTRAK ........................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii

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

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2 Tujuan ........................................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah............................................................................. 3

1.4 Manfaat .......................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA .................................. 5

2.1 Dasar Teori ..................................................................................... 5

2.1.1 Mesin Pendingin Showcase ....................................................... 5

2.1.2 Refrijeran .................................................................................... 8

2.1.3 Mesin pendingin siklus kompresi uap .................................... 9


xii

2.1.4 Cara-cara perpindahan panas .................................................... 17

2.1.5 Siklus mesin pendingin kompresi uap ................................... 19

2.1.6 Perhitungan Karakteristik Showcase ...................................... 22

2.2 Tinjauan Pustaka .......................................................................... 25

BAB III PEMBUATAN ALAT ....................................................................... 27

3.1 Persiapan pembuatan showcase ................................................... 27

3.1.1 Komponen utama showcase ..................................................... 27

3.1.2 Peralatan pendukung pembuatan Showcase ............................ 31

3.1.3 Langkah-Langkah pembuatan mesin pendingin Showcase....... 36

BAB IV METODOLOGI PENELITAN .......................................................... 42

4.1 Mesin yang diteliti ....................................................................... 42

4.2 Alur penelitian pada mesin pendingin showcase ......................... 43

4.3 Skematik alat penelitian ............................................................... 43

4.4 Alat bantu penelitian .................................................................... 44

4.5 Variasi Penelitian ......................................................................... 47

4.6 Cara Mendapatkan Data ............................................................... 47

4.7 Cara mengolah data dan melakukan pembahasan ....................... 48

4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan .................................................. 49

BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN . 50

5.1 Hasil Penelitian ............................................................................ 50

5.2 Perhitungan .................................................................................. 53

5.3 Pembahasan .................................................................................. 65

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 72


xiii

6.1 Kesimpulan .................................................................................. 72

6.2 Saran ............................................................................................ 73

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 74

LAMPIRAN

Diagram P-h


xiv

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 5.1 Nilai tekanan masuk dan keluar kompresor ……….. 50

R-134a dan R-404

Tabel 5.2 Nilai suhu kerja masuk kompresor dan keluar ……….. 51

kondensor R-134a dan R-404a

Tabel 5.3 Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor ……….. 52

untuk R-134a dan R-404a

Tabel 5.4 Nilai entalpi pada siklus kompresi uap ……….. 53

Tabel 5.5 Nilai kerja kompresor (Win) ……….. 54

Tabel 5.6 Energi kalor persatuan massa refrijeran yang ……….. 56

diserap evaporator (Qin)

Tabel 5.7 Energi kalor persatuan massa refrijeran yang ……….. 58

dilepas kondensor (Qout)

Tabel 5.8 Koefisien prestasi ideal (COPideal) ……….. 60

Tabel 5.9 Koefisien prestasi aktual (COPaktual) ……….. 62

Tabel 5.10 Efisiensi showcase (η) ……….. 64


xv

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Showcase ……….. 7

Gambar 2.2 Refrijeran yang berada di dalam tabung ……….. 9

Gambar 2.3 Open type compressor ……….. 10

Gambar 2.4 Kompresor hermetik ……….. 11

Gambar 2.5 Kompresor semi hermetik ……….. 12

Gambar 2.6 Kondensor dengan fan sistem konveksi ……….. 13

paksa

Gambar 2.7 Kondensor dengan fan sistem konveksi ……….. 13

bebas

Gambar 2.8 Water cooled condenser ……….. 14

Gambar 2.9 Evaporator ……….. 14

Gambar 2.10 Liquid cooled evaporator ……….. 15

Gambar 2.11 Air cooled evaporator ……….. 15

Gambar 2.12 Pipa kapiler ……….. 16

Gambar 2.13 Filter ……….. 16

Gambar 2.14 Thermostat ……….. 17

Gambar 2.15 Skematik mesin pendingin siklus kompresi ……….. 19


xvi

uap

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ……….. 20

Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ……….. 20

Gambar 3.1 Kompresor ……….. 27

Gambar 3.2 Kondensor ……….. 28

Gambar 3.3 Filter ……….. 29

Gambar 3.4 Pipa kapiler ……….. 29

Gambar 3.5 Evaporator ……….. 30

Gambar 3.6 R-134a dan R-404a ……….. 30

Gambar 3.7 Alumunium hollow segi empat ……….. 31

Gambar 3.8 Akrilik ……….. 31

Gambar 3.9 Stereofom ……….. 32

Gambar 3.10 Pipa tembaga ……….. 32

Gambar 3.11 Pembengkok pipa ……….. 33

Gambar 3.12 Alat pemotong pipa ……….. 33

Gambar 3.13 Thermostat ……….. 33

Gambar 3.14 Alat las dan bahan tambahan las ……….. 34

Gambar 3.15 Manifold gauge ……….. 34

Gambar 3.16 Pompa vakum ……….. 35

Gambar 3.17 Alat ukur (a) Termokopel, (b) APPA ……….. 36


xvii

Gambar 3.18 Rangka showcase ……….. 36

Gambar 3.19 Proses pengelasan kompresor dengan ……….. 37

kondensor

Gambar 3.20 Proses pengelasan kondensor dengan filter ……….. 38

Gambar 3.21 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler ……….. 38

Gambar 3.22 Proses pengelasan pipa kapiler dengan ……….. 39

evaporator

Gambar 3.23 Proses pengelasan evaporator dengan ……….. 39

kompresor

Gambar 3.24 Pengisian metil ……….. 40

Gambar 3.25 Proses pemvakuman ……….. 40

Gambar 3.26 Proses pengisian refrijeran R-134a dan ……….. 41

R-404a

Gambar 4.1 (a) Mesin Showcase (b) Skematik mesin ……….. 42

Showcase

Gambar 4.2 Alur penelitian ……….. 43

Gambar 4.3 Skematik mesin pendingin showcase ……….. 44

Gambar 4.4 Stopwatch ……….. 45

Gambar 4.5 (a) Termokopel dan (b) APPA ……….. 45


xviii

Gambar 4.6 Pressure gauge ……….. 46

Gambar 4.7 Kabel roll ……….. 46

Gambar 4.8 Botol minuman ……….. 46

Gambar 4.9 Diagram P-h ……….. 47

Gambar 4.10 Cara mendapatkan h1, h2, h3, h4 suhu kerja ……….. 49

evaporator dan suhu kerja kondensor pada

Diagram P-h

Gambar 5.1 Kerja yang dilakukan kompresor dengan ……….. 55

R-134a

Gambar 5.2 Kerja yang dilakukan kompresor dengan ……….. 55

R-404a

Gambar 5.3 Energi kalor yang diserap evaporator dengan ……….. 57

R-134a

Gambar 5.4 Energi kalor yang diserap evaporator dengan ……….. 57

R-404a

Gambar 5.5 Energi kalor yang dilepas kondensor dengan ……….. 59

R-134a

Gambar 5.6 Energi kalor yang dilepas kondensor dengan ……….. 59

R-404a


xix

Gambar 5.7 Koefisien prestasi ideal showcase dengan ……….. 61

R-134a

Gambar 5.8 Koefisien prestasi ideal showcase dengan ……….. 61

R-404a

Gambar 5.9 Koefisien prestasi aktual showcase dengan ……….. 63

R-134a

Gambar 5.10 Koefisien prestasi aktual showcase dengan ……….. 63

R-404a

Gambar 5.11 Efisiensi showcase dengan R-134a ……….. 65

Gambar 5.12 Efisiensi showcase dengan R-404a ……….. 65

Gambar 5.13 Kerja kompresor R-134a dan R-404a ……….. 66

Gambar 5.14 Energi kalor yang diserap evaporator ……….. 67

R-134a dan R-404a

Gambar 5.15 Energi kalor yang dilepas kondensor R-134a ……….. 68

dan R-404a

Gambar 5.16 COPideal R-134a dan R-404a ……….. 69

Gambar 5.17 COPactual R-134a danR-404a ……….. \69

Gambar 5.18 Efisiensi showcase R-134a dan R-404a ……….. 70


1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Menurut catatan sejarah orang-orang pada zaman batu telah mengenal es

tapi pada saat itu belum ada usaha menggunakan es untuk mengawetkan makanan.

Beribu-ribu tahun kemudian orang-orang china menggunakan es (salju) sebagai

bahan pelezat minuman mereka memotong es di musim dingin (salju),

membungkusnya dengan jerami dan sekam kemudian menjualnya di musim

panas. Orang-orang Mesir kuno telah mempraktekan bahwa untuk mendinginkan

air, mereka lakukan dengan cara mengisi gentong-gentong air, kemudian mereka

letakan di atas genting pada saat matahari terbenam. Angin malam membantu

mendinginkan air dalam gentong. Orang-orang Yunani dan Romawi mengangkut

salju dari puncak-puncak gunung, kemudian mereka simpan dengan jalan

menutupinya menggunakan alang-alang. Kemajuan zaman dan peradaban

mendorong orang-orang berusaha mencari cara untuk dapat menambah rasa lezat

dan siap digunakan pada saat manapun, tak lagi tergantung pada salju/es alam.

Teknologi pendingin pada saat ini sangat mempengaruhi kehidupan

dunia modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan

hidup, namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan

manusia. Dan telah berkembang pesat sedemikian rupa sehingga peranannya

begitu terasa sekali dan telah menyentuh berbagai aspek kehidupan manusia,

terutama yang terkait dengan proses pengolahan dan pengawetan makanan dan


2

minuman sebagai kebutuhan dasar manusia dalam menunjang setiap aktivitas

kehidupan sehari-hari.

Dengan adanya teknologi pengawetan yang ada dan sedang berkembang

saat ini hampir semua kebutuhan manusia dalam pangan dapat terpenuhi secara

mudah, baik untuk keperluan jangka pendek maupun untuk kebutuhan dalam

jangka tertentu yang relative lama, sehingga kekhawatiran akan kekurangan dan

kerusakan pangan bukan lagi menjadi suatu masalah dalam pemenuhan kebutuhan

pangan manusia.

Iklim di Indonesia yang tropis membuat rasa haus meningkat terutama

pada waktu siang hari, tubuh terasa gerah karena haus, sehingga rasa haus menjadi

masalah yang sering kita jumpai di Indonesia. Sehingga kebanyakan orang ingin

meminum minuman yang dingin agar dapat menghilangkan rasa haus dan

menyegarkan tubuhnya kembali. Showcase adalah mesin pendingin yang bisa

mendinginkan minuman dengan suhu kerja antara 2°C - 10°C artinya minuman

tidak sampai beku hingga kita dapat langsung meminumnya.

Selain itu teknologi pengawetan yang sering diterapkan manusia dalam

usaha untuk memperpanjang masa simpan suatu pangan dengan cara

mendinginkan makanan tersebut pada mesin pendingin showcase. Dimana proses

pendinginan ini merupakan rangkaian dari berbagai tahapan pengolahan pangan

atau makanan yang seringkali menjadi salah satu acuan dalam menentukan

kualitas bahan pangan itu sendiri. Banyak sekali bahan pangan atau makanan yang

saat ini telah menjadi produk kebutuhan manusia sehari-hari dimana dalam

pengolahannya mengalami proses pendinginan, salah satunya adalah produk sayur


3

dan buah-buahan. Di Indonesia showcase banyak dijumpai, terutama di

supermarket dan warung-warung kecil.

Melihat peranan showcase dalam kehidupan sehari-hari yang sangat

penting maka saya tertarik untuk mengerti, memahami, dan mengenal, bagaimana

cara pembuatan , cara kerja dan karakteristik mesin dari mesin pendingin

showcase. Sebagai tindak lanjut saya melakukan penelitian tentang showcase

dengan melakukan variasi terhadap refrijerannya.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penelitian tentang showcase ini adalah:

a. Membuat mesin pendingin showcase dengan mempergunakan refrijeran

R-134a dan refrijeran R-404a.

b. Mengetahui dan membandingkan karakteristik showcase antara refrijeran

R-134a dan refrijeran R-404a yang telah dibuat dalam hal:

COP ideal dari mesin pendingin showcase.

Efisiensi mesin pendingin showcase.

1.3 Batasan Masalah

Batasan-batasan yang diambil di dalam pembuatan showcase antara

refrijeran R-134a dan refrijeran R-404a ini adalah:

a. Komponen showcase terdiri dari kompresor, evaporator, kondensor, pipa

kapiler dan filter.

b. Siklus yang dipergunakan pada showcase adalah siklus kompresi uap.

c. Daya kompresor yang dipergunakan sebesar 1/10 PK, jenis kompresor

hermetik.


4

d. Evaporator dan kondensor yang dipergunakan adalah evaporator plat dengan

panjang 42 cm dan lebar 30 cm dan kondensor 6U yang dipergunakan pada

showcase berdaya 1/10 PK.

e. Panjang pipa kapiler: 1m, dengan diameter 0,026 inch, bahan: tembaga.

1.4 Manfaat

Manfaat tentang penelitian perbandingan karakteristik showcase antara

refrijeran R-134a dan refrijeran R-404a ialah:

a. Mendapat pengalaman dalam pembuatan showcase.

b. Dapat menjadi referensi bagi orang lain yang ingin membuat mesin pendingin

dengan refrijeran R-134a dan refrijeran R-404a.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Mesin Pendingin Showcase

Showcase merupakan salah satu mesin pendingin, yang memiliki fungsi

mendinginkan bahan makanan dan minuman. Adapun jenis-jenis mesin pendingin

selain mesin pendingin showcase ialah: AC, Kulkas, cold storage, ice maker, dan

chest freezer. Showcase adalah mesin pendingin yang biasa digunakan untuk

mendinginkan minuman, makanan dan untuk menjaga kesegaran buah-buahan,

sayur serta makanan dalam waktu yang relative lama, bahan makanan/minuman

yang didinginkan yang terletak di dalam mesin pendingin showcase dapat terlihat

dari luar karena pintu showcase terbuat dari kaca yang transparan. Hal ini

dimaksudkan agar sebelum membuka pintu showcase orang sudah mengetahui

bahwa apa yang akan diambilnya, berada di dalam showcase. Dengan demikian

pintu showcase tidak sering dibuka, seperti diketahui bahwa bahan

makanan/minuman yang berada di dalam showcase diperjual belikan. Siklus yang

digunakan pada mesin showcase adalah siklus kompresi uap, dan menggunakan

fluida kerja refrijeran.

Siklus pendingin kompresi uap merupakan siklus yang banyak digunakan

dalam mesin pendingin. Siklus kompresi uap dari suatu mesin pendingin

menggunakan refrijeran sebagai fluida kerja yang mengalami proses kompresi,

kondensasi, ekspansi dan evaporasi. Jika motor listrik showcase dihidupkan maka


6

kompresor akan bekerja. Dengan bekerjanya kompresor, suhu dan tekanan

refrijeran akan naik. Refrijeran kemudian akan mengalir menuju kondensor untuk

melepaskan kalor ke lingkungan sekitar kondensor. Kalor dari kondensor dapat

mengalir ke lingkungan di sekitar kondensor karena suhu kondensor lebih tinggi

dari suhu lingkungan. Setelah mengalami perubahan fase dari gas menjadi cair,

refrijeran keluar dari kondensor. Refrijeran kemudian mengalir menuju pipa

kapiler dengan melewati filter terlebih dahulu untuk mengalami proses

penyaringan kotoran. Di pipa kapiler refrijeran mengalami proses penurunan

tekanan dan suhu. Proses di pipa kapiler berlangsung pada entalpi yang tetap. Fase

refrijeran berubah dari fase cair ke fase campuran yaitu fase cair dan gas. Dari

pipa kapiler refrijeran mengalir ke evaporator, Didalam evaporator refrijeran

mengalami perubahan fase dari fase campuran (cair + gas) menjadi gas semuanya.

Proses perubahan fase pada evaporator dapat terjadi karena adanya kalor yang

mengalir dari lingkungan sekitar evaporator ke dalam evaporator. Kalor dapat

mengalir karena suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu kerja evaporator. Keluar

dari evaporator refrijeran dihisap kembali ke kompresor dan siklus kompresi

berlangsung kembali seperti semula. Gambar 2.1 menyajikan beberapa contoh

dari showcase. Showcase (a) dan (c) berfungsi untuk mendinginkan minuman, dan

showcase (b) berfungsi untuk mendinginkan makanan, showcase (d) berfungsi

untuk mendinginkan makanan dan minuman.


7

(a) (c)

(b) (d)

Gambar 2.1 Showcase


8

2.1.2 Refrijeran

Refrijeran adalah fluida kerja yang dipergunakan di dalam mesin

pendingin showcase yang berfungsi untuk mengambil kalor dari evaporator dan

membuangnya ke kondensor. Sifat aman yang dimiliki refrijeran merupakan

syarat utama yang harus diperhatikan pada saat memilih refrijeran. Sifat aman

yang dituntut adalah tidak dapat/mudah terbakar, tidak beracun baik dalam

keadaan murni maupun setelah bercampur dengan air. Tidak bereaksi dengan

material dari komponen-komponen pendukungnya, dan tidak berkontaminasi

dengan bahan makanan maupun produk yang disimpan jika terjadi kebocoran.

Refrijeran R-134a dan R-404a adalah contoh refrijeran yang pada saat ini

sering dipergunakan:

a. Refrijeran 134a

Refrijeran ini dilambangkan R-134a, rumus kimianya CH3CHF2F. R134a

pada tekanan 101,3 kPa mempunyai titik didih – 26,2 °C dan memiliki titik beku

– 96,6 C. Refrijeran ini memiliki kelebihan tidak mudah terbakar, tidak merusak

ozon, memiliki kestabilan yang tinggi, dan ramah lingkungan. Kelemahan R-134a

harga belinya relatif mahal. Pada saat ini refrijeran ini banyak dipergunakan.

b. Refrijeran 404a

Freon Dupont Suva adalah freon yang bertekanan tinggi. Refrijeran ini

disimbolkan R-404a, memiliki sifat kimia dan kimia bentuk Liqueifed, serta tak

berwarna, memiliki titik didih -46 °C pada tekanan 101 kPa.


9

Gambar 2.2 Refrijeran R-134a dan R-404a yang berada di dalam tabung

2.1.3 Mesin pendingin siklus kompresi uap

Sistem kompresi uap merupakan dasar sistem refrigerasi yang paling

banyak digunakan, yang memiliki komponen utama terdiri dari: kompresor,

kondensor, pipa kapiler, dan evaporator, dan peralatan tambahan yaitu filter.

Komponen tersebut melakukan proses yang saling berhubungan dan membentuk

siklus kompresi uap.

a. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan refrijeran. Tekanan

refrijeran naik dari tekanan kerja evaporator ke tekanan kerja kondensor. Proses

yang terjadi pada kompresor dikenal dengan proses kompresi, proses kompresi

ideal berlangsung pada keadaan isentropis (iso entalpi atau pada nilai entropi yang

konstan). Akibat dari tekanan yang naik, suhu refrijeran hasil kompresi juga akan

mengalami kenaikan. Kompresor dapat bekerja karena ada daya listrik yang

diberikan ke kompresor. Jenis kompresor yang sering digunakan pada mesin

pendingin showcase adalah kompresor hermetik. Fase refrijeran ketika masuk dan


10

keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas

lanjut. Suhu gas refrijeran keluar dari kompresor tinggi, lebih tinggi dari suhu

kerja kondensor demikian pula dengan nilai tekanannya.

Ada 3 macam kompresor yang biasa digunakan dalam mesin pendingin saat ini,

yaitu; (1) kompresor jenis terbuka (2) kompresor jenis hermetik (3) kompresor

jenis semi hermetik.

1) Kompresor jenis terbuka (Open type compressor)

Jenis kompresor ini terpisah dari tenaga penggeraknya, dan masing-masing

bergerak sendiri dalam keadaan terpisah.

Gambar 2.3 Open type compressor

Keuntungan kompresor jenis terbuka adalah:

a) Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan mudah

b) Jika terjadi kerusakan dapat dengan mudah diketahui dan melakukan

penggantian komponen.

c) Putaran kompresor dapat diubah dengan cara mengganti diameter puli.

Kerugian kompresor jenis terbuka adalah:


11

a) Bentuknya besar dan berat

b) Harga lebih mahal

c) Memerlukan tempat yang lebih besar

2) Kompresor jenis hermetik ( Hermatic type compressor )

Jenis kompresor hermetik adalah kompresor yang motor penggeraknya dan

kompresornya berada dalam satu rumahan yang tertutup. Motor penggerak

langsung memutar poros dari kompresor sehingga putaran motor penggerak sama

dengan kompresor:

Gambar 2.4 Kompresor hermetik

Keuntungan dari kompresor hermetik adalah:

a) Harganya relatif terjangkau

b) Bentuknya kecil, sehingga tidak memerlukan tempat yang besar

c) Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingan

rendah.

Kerugian dari kompresor hermetik adalah:

a) Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui

b) Digunakan pada mesin pendingin yang berkapasitas kecil


12

c) Kerusakan yang terjadi di dalam kompresor susah diketahui sebelum rumah

kompresor dibuka.

3) Kompresor jenis semi hermatik ( Semi hermatic type compressor )

Jenis kompresor ini merupakan kompresor yang motor penggerak serta

kompresornya berada dalam satu rumahan, akan tetapi motor penggeraknya

terpisah dari kompresor. Kompresor digerakkan oleh motor penggerak dengan

sebuah poros penghubung antara motor penggerak dengan kompresor.

Gambar 2.5 Kompresor semi hermetik

b. Kondensor

Kondensor berfungsi untuk merubah fase refrijeran dari gas menjadi cair.

Pada kondensor berlangsung dua proses utama yaitu proses penurunan suhu

refrijeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan proses dari gas jenuh ke cair

jenuh berlangsung pada suhu yang tetap. Kalor yang dilepaskan kondensor

dibuang keluar melalui permukaan rusuk-rusuk dan diambil oleh udara sekitar.

Kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin showcase adalah jenis pipa


13

dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa dengan sirip-sirip. Ada 2

jenis kondensor berdasarkan media pendingin, yaitu:

1) Air cooled condenser : Kondensor yang menggunakan udara sebagai

pendinginnya

Gambar 2.6 Kondensor dengan fan sistem konveksi paksa

Gambar 2.7 Kondensor dengan sistem konveksi bebas

2) Water cooled condenser : Kondensor yang menggunakan air sebagai

pendinginnya.


14

Gambar 2.8 Water cooled condenser

c. Evaporator

Evaporator adalah tempat terjadinya proses penguapan refrijeran dari cair

menjadi gas. Pada saat perubahan fase proses memerlukan energi kalor. Energi

kalor diambil dari lingkungan evaporator (bahan makanan/minuman yang terdapat

di dalam evaporator). Evaporator berbentuk pipa yang diberi plat yang

dikonstruksikan sedemikian rupa. Proses penguapan Freon di evaporator

berlangsung pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator yang digunakan pada

mesin pendingin adalah pipa dengan plat datar, pipa dan pipa bersirip.

a) evaporator plat b) evaporator pipa c) evaporator pipa bersirip

Gambar 2.9 Evaporator


15

Berikut ini adalah jenis evaporator berdasarkan pada media atau bahan

yang akan didinginkan:

1) Liquid cooled evaporator

Jenis evaporator ini berfungsi untuk mendinginkan air sampai suhu

tertentu, sistem ini biasanya digunakan dalam unit-unit sistem tata udara yang

berkapasitas besar.

Gambar 2.10 Liquid cooled evaporator

2) Air cooled evaporator

Evaporator yang berfungsi mendinginkan udara secara langsung. Udara

yang didinginkan ini didistribusikan melalui sistem distribusi udara, sistem

pendistribusian udara tersebut dilakukan dengan pemasangan kipas angin

(blower).

Gambar 2.11 Air cooled evaporator


16

d. Pipa kapiler

Pipa kapiler berguna untuk menurunkan tekanan refrijeran. Pipa kapiler

merupakan pipa berdiameter paling kecil dibandingkan pipa-pipa lainnya.

Diameter untuk pipa kapiler yaitu 0,026 inch atau 0,028 inch. kerusakan mesin

pendingin paling banyak dijumpai pada pipa kapiler mudah bocor dan mudah

tersumbat.

Gambar 2.12 Pipa kapiler

e. Filter

Filter berfungsi sebagai penyaring kotoran. Ditempatkan sebelum pipa

kapiler, sehingga tidak ada kotoran yang akan dapat menyumbat pipa kapiler yang

akan dilewati. Bentuk umum filter berupa tabung kecil dengan diameter antara 12-

15 mm dan panjangnya kurang dari 14-15 cm

Gambar 2.13 Filter


17

f. Thermostat

Thermostat berfungsi untuk mengatur suhu ruang pendinginan. Thermostat

akan mematikan kompresor apabila suhu yang didapat telah sesuai dengan

pengaturan yang sudah diset. Sebagai contoh pada kontrol thermostat diputar

kearah 5°C maka kompresor akan mati ketika suhu ruang mencapai suhu tersebut,

dan menyala lagi jika suhu lebih tinggi dari 5°C.

Gambar 2.14 Thermostat

2.1.4 Cara-cara perpindahan panas

Menurut hukum termodinamika ke II bahwa perpindahan panas akan

terjadi dari temperatur yang lebih tinggi ke temperatur yang lebih rendah.

Perpindahan panas ini akan terjadi dengan cara: (a) Konduksi (b) konveksi dan (c)

radiasi

a. Konduksi

Konduksi digambarkan sebagai perpindahan panas diantara molekul-

molekul dari suatu benda, atau antara benda yang saling bersinggungan. Jika

perpindahan panas ini terjadi hanya dalam satu benda maka hal itu hanya akan

terjadi selama belum dicapai keseimbangan dalam temperature. Jika sebatang besi


18

dicelupkan ke dalam air, molekul besi paling luar akan dengan segera

memindahkan panasnya ke molekul-molekul air. Di samping itu terjadi

perpindahan panas secara konduksi, yaitu diantara molekul-molekul besinya

sendiri. Cepat lambatnya perpindahan panas secara konduksi akan

berbeda,tergantung dari jenis bahannya walaupun dimensinya sama. Tembaga dan

alumunium merupakan konduktor yang baik, biasanya logam jenis ini dipakai

untuk kondensor, evaporator dan pipa-pipa penghubung untuk sistem refrijerasi

(pendinginan), walaupun kadang-kadang dijumpai logam besi.

b. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas melalui media gas atau cairan (liquid),

sebagai contoh udara di dalam mesin pendingin showcase dan air yang dipanaskan

dalam cerek. Udara bersinggungan dengan pipa-pipa evaporator yang dingin di

dalam mesin pendingin showcase akan menjadi lebih dingin dan lebih padat,

mengalir ke bagian bawah, selama mengalir turun udara itu akan mengambil

panas dari isi showcase dan juga dari dindingnya secara konveksi, sedangkan di

dalam produk yang disimpan atau di dalam dinding showcase terjadi perpindahan

panas secara konduksi. Air yang dipanaskan di dalam panci bagian bawahnya

lebih cepat menerima panas dan menjadi ringan, naik ke atas, tempatnya

digantikan oleh air yang lebih dingin, dengan demikian terjadi aliran/sirkulasi.

Kejadian ini akan terus berlangsung sampai semua butir air bertemprature sama.

Perpindahan kalor secara konveksi terbagi menjadi dua cara, yaitu konveksi bebas

dan konveksi paksa.


19

c. Radiasi

Selain kalor dapat berpindah secara konduksi dan konveksi, kalor juga

dapat berpindah dengan cara radiasi. Berbeda dengan perpindahan kalor secara

konduksi dan konveksi, perpindahan kalor secara radiasi tidak memerlukan media

perantara, jadi perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi

karena pancaran atau sinar gelombang elektro magnetik tanpa memerlukan

medium atau media perantara.

2.1.5 Siklus mesin pendingin kompresi uap

Tahapan siklus pendingin kompresi uap terdiri dari kompresi, kondensasi,

ekspansi dan evaporasi. Skematik mesin pendingin dengan siklus pendingin

kompresi uap disajikan pada Gambar 2.15. Siklus kompresi uap pada diagram P-h

disajikan pada Gambar 2.16 dan dalam diagram Ts disajikan pada Gambar 2.17.

Gambar 2.15 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap


20

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram P-h

Gambar 2.17 Siklus kompresi uap pada diagram T-s

Keterangan proses pada Gambar 2.16 dan Gambar 2.17

Proses 1-2

Proses 1-2 proses ini berlangsung di kompresor secara isentropik adiabatik.

Kondisi awal refrijeran pada saat masuk di kompresor adalah gas panas lanjut


21

bertekanan rendah, setelah dikompresi refrijeran menjadi uap bertekanan tinggi

dan suhu refrijeran juga bertambah tinggi.

Proses 2-2a

Proses 2-2a adalah penurunan suhu referijeran, dari gas panas lanjut ke gas jenuh.

Proses 2a-3a

Proses 2a-3a adalah pelepasan panas (kondensasi) pada tekanan konstan. Terjadi

perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada suhu

yang tetap.

Proses 3a-3

Proses 3a-3 adalah pendinginan lanjut, merupakan proses untuk mendapatkan

kondisi benar-benar cair pada refrijeran ketika masuk pipa kapiler.

Proses 3-4

Proses 3-4 adalah proses ini berlangsung di pipa kapiler secara isoentalpi. Terjadi

penurunan tekanan dan penurunan temperature. fase refrijeran sebelum masuk

pipa kapiler adalah cair,

Proses 4-1a

Proses 4-1a merupakan proses penyerapan kalor (evaporasi) isothermis. Proses ini

berlangsung pada tekanan tetap, terjadi perubahan fase dari cair menjadi gas.

Proses 1a-1

Proses 1a-1 merupakan proses pemanasan lanjut. Proses ini terjadi setelah

refrijeran keluar dari evaporator, diharapkan refrijeran sebelum masuk kompresor

fase refrijeran benar-benar dalam keadaan gas.


22

2.1.6 Perhitungan Karakteristik Showcase

Dengan diagram entalpi-tekanan, nilai entalpi di dalam siklus kompresi

uap dapat diketahui. Dengan diketahui nilai entalpi maka kerja kompresi,

pengeluaran energi kalor, penyerapan laju kalor, koefisien prestasi (COP), dan

efisiensi dapat diketahui.

a. Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrijeran merupakan perubahan entalpi,dari

titik 1-2 yang dapat dihitung dengan Persamaan (2.1)

Win= h2– h1, kJ/kg (2.1)

Pada persamaan (2. l):

Win : kerja kompresor persatuan massa refrijeran, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrijeran saat keluar kompresor, kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrijeran saat masuk kompresor, kJ/kg

b. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas oleh kondensor (Qout)

Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas oleh kondensor merupakan

perubahan entalpi dari titik 2 ke titik 3. Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung

dengan Persamaan (2.2)

Qout= h2 – h3, kJ/kg (2.2)

Pada Persamaan (2.2):

Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrijeran,

kJ/kg

h3 : nilai entalpi refrijeran saat keluar kondensor, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrijeran saat masuk kondensor, kJ/kg


23

c. Energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator (Qin)

Energi kalor persatuan massa yang diserap oleh evaporator merupakan proses

perubahan entalpi dari titik 4 ketitik 1, perubahan entalpi tersebut dapat dihitung

dengan Persamaan (2.3)

Qin= h1 – h4, kJ/kg (2.3)


Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

refrijeran, kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrijeran saat keluar evaporator atau sama

dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor, kJ/kg

h4 : nilai entalpi refrijeran saat masuk evaporator atau sama

dengan nilai entalpi saat keluar dari pipa kapiler. Karena

proses pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi yang tetap

maka nilai h4=h3, kJ/kg

d. Koefisien Prestasi / Coefficient Of Performance (COP)

Koefisien prestasi siklus kompresi uap standar adalah pembanding antara panas

yang dilepaskan dari ruang yang didinginkan dengan kerja yang disalurkan. Dapat

dihitung dengan Persamaan (2.4)

COPaktual= Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1) (2.4)


COPaktual : koefisien prestasi showcase aktual

Qin : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrijeran,

kJ/kg


24

Win : kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrijeran,

kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrijeran saat keluar evaporator atau sama

dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrijeran saat masuk kondensor, kJ/kg

h4 nilai entalpi refrijeran saat masuk evaporator atau sama

dengan nilai entalpi saat keluar dari pipa kapiler. Karena

proses pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi yang tetap

maka nilai h4=h3, kJ/kg

e. Koefisien prestasi ideal (COPideal)

Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung dengan

Persamaan (2.5).

COPideal =(273,15 +Te ) / (Tc- Te) (2.5)


COPideal : koefisien prestasi maksimum showcase

Te : suhu evaporator, oC

Tc : suhu kondensor, oC

f. Efisiensi showcase

Efisiensi showcase dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6).

Efisiensi = (COPaktual / COPideal) x 100% (2.6)

Pada Persamaan (2.6)

COPideal : koefisien prestasi maksimum showcase


25

COPaktual : koefisien prestasi showcase

2.2 Tinjauan Pustaka

Anwar, (2010) telah melakukan penelitian tentang efek beban pendinginan

terhadap performa sistem mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan : (a)

membahas efek beban pendinginan terhadap kinerja sistem mesin pendinginan

meliputi kapasitas refrigerasi (b) menghitung koefisien prestasi mesin pendingin

(c) waktu pendinginan yang ideal pada mesin ini. Penelitian ini dilakukan dengan

batasan-batasan sebagai berikut: (a) beban pendinginan menempatkan bola lampu

60, 100, 200, 300, dan 400 watt, didalam ruang pendingin (b) data dianalisis

secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan fokus model 802 (c) data

dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan menentukan kondisi

refrijeran pada setiap titik siklus. Dari hasil penelitian didapatkan: (a) peningkatan

beban pendinginan menyebabkan koefisien prestasi sistem pendingin akan

membentuk kurva parabola (b) performa optimum pada pengujian selama 30

menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan COP sebesar 2,64 (c) waktu

pendinginan diperoleh paling lama pada beban pendingin yang paling (bola lampu

400 watt).

Indriyanto, (2013) telah melakukan penelitian Karakteristik mesin kulkas

dengan panjang pipa kapiler 175 cm. Penelitian tersebut bertujuan: (a) membuat

kulkas (b) mengetahui kerja kompresor kulkas (c) mengetahui kerja yang diserap

evaporator (c) mengetahui kalor yang di lepas kondensor (e) mengetahui COP.

Penelitian ini memberikan hasil. (a) kulkas ini dapat bekerja dengan baik mampu


26

mendinginkan 1,5 liter air dalam waktu 485 menit. (b) mampu menyerap kalor,

mampu membuang kalor, kinerja kerja kompresor yang stabil, (c) rata-rata COP

yang kurang irit yaitu sebesar 2.20.

Leo, (2013) telah melakukan penelitian tentang mesin pendingin air

dengan siklus kompresi uap. Penelitian tersebut bertujuan: (a) membahas tentang

beban pendinginan air terhadap kinerja sistem mesin pendinginan (b) menghitung

koefisien prestasi mesin pendingin. Penelitian ini dilakukan dengan batasan-

batasan sebagai berikut: (a) refrijeran yang digunakan R134a (b) menggunakan

motor penggerak kompresor berkapasitas 1/8 Pk. Dari hasil penelitian didapatkan:

(a) rata-rata mesin pendingin prestasi kerjanya sebesar 5,1 dengan COP yang

sebesar itu berarti kinerja mesin pendingin cukup irit (b) kalor yang di serap

evaporator, kalor yang di buang kondensor, kerja kompresor yang sama pada

mesin pendingin pada umumnya.

Willis, (2013) telah melakukan penelitian tentang penggunaan refrijeran

R22 dan R134a pada mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a)

menghitung potensi kerja refrijeran R22 yang dibandingkan dengan refrijeran

R134a (b) membahas refrijeran yang lebih ramah lingkungan antara R22 dengan

R134a. Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut: (a)

refrijeran yang digunakan R22 dan R134a (b) menggunakan mesin pengkodisian

udara motor penggerak kompresor berkapasitas 2HP. Dari hasil penelitian

didapatkan: (a) refrijeran R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik dari R134a,

tetapi tidak ramah lingkungan (b) refrijeran R134a lebih ramah lingkungan, tetapi

presatasi kerjanya lebih rendah dari R22.


27

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1 Persiapan pembuatan showcase

3.1.1 Komponen utama showcase

Komponen utama showcase yang dipergunakan dalam penelitian ini

adalah kompresor, kondensor, filter, pipa kapiler, evaporator, refrijeran R-134a,

dan refrijeran R-404a.

a. Kompresor

Spesifikasi kompresor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah

sebagai berikut :

Gambar 3.1 Kompresor

Jenis kompresor : Hermetik

Seri kompresor : BES 3011H

Voltase : 220 Volt


28

Arus : 0,7 A

Daya kompresor : 1/10 PK

b. Kondensor

Spesifikasi kondensor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah

sebagai berikut :

Gambar 3.2 Kondensor

Jenis : Kondensor tipe U, dengan jumlah U = 6

Panjang pipa : 6 m

Diameter pipa : 0,47 cm

Bahan pipa : Besi

Bahan sirip : Baja

Ukuran kondensor : 48 cm x 45 cm

Jarak antar sirip : 5 mm

c. Filter

Spesifikasi filter yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut:


29

Gambar 3.3 Filter

Bahan : Tembaga

Panjang filter : 9 cm

Diameter besar : 0,05 inchi

Diameter kecil : 0,023 inchi

d. Pipa kapiler

Spesifikasi pipa kapiler yang dipergunakan pada penelitian ini adalah

sebagai berikut :

Gambar 3.4 Pipa kapiler

Bahan pipa kapiler : Tembaga

Panjang pipa kapiler : 100 cm

Diameter pipa kapiler : 0,026 inchi

e. Evaporator


30

Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut:

Gambar 3.5 Evaporator

Bahan pipa evaporator : Tembaga

Diameter pipa evaporator : 0,47 cm

Bahan plat evaporator : Alumunium

f. Refrijeran R-134a dan R-404a

Refrijeran R-134a dan R-404a digunakan sebagai fluida kerja showcase

yang dibuat. Dalam penelitian ini dipergunakan refrijeran R-134a dan R-404a

karena peneliti ingin membandingkan karakteristik antara R-134a dengan R-404a

Gambar 3.6 R-134a dan R-404a


31

3.1.2 Peralatan pendukung pembuatan Showcase

a. Alumunium hollow segi empat

Alumunium hollow segi empat memiliki fungsi sebagai kerangka dasar

dalam pembuatan mesin pendingin showcase, tahan karat dan lebih ringan dari

pada besi.

Gambar 3.7 Alumunium hollow segi empat

b. Akrilik

Akrilik digunakan karena memiliki warna yang transparan, tahan terhadap

suhu rendah dan memiliki resiko pecah lebih kecil dibanding kaca. Memiliki

fungsi sebagai tempat meletakan evaporator.

Gambar 3.8 Akrilik


32

c. Stereofom

Stereofom mempunyai fungsi sebagai tempat diletakkan evaporator agar

evaporator dapat tertutup rapat.

Gambar 3.9 Stereofom

d. Pipa tembaga

Pipa tembaga memiliki fungsi sebagai komponen penyambung antara

kondensor dengan pipa kapiler, dan antara pipa kapiler dengan evaporator.

Diameter pipa tembaga 0,47 cm.

Gambar 3.10 Pipa tembaga

e. Pembengkok pipa

Pembengkok pipa berfungsi untuk membengkokan pipa agar pipa tidak

rusak bila dilakukan tanpa alat.


33

Gambar 3.11 Pembengkok pipa

f. Alat pemotong pipa

Alat pemotong pipa adalah alat yang mempunyai fungsi untuk memotong

pipa, agar hasil potongan pipa menjadi lebih rapih.

Gambar 3.12 Alat pemotong pipa

g. Thermostat

Thermostat adalah alat yang mempunyai fungsi sebagai pengatur suhu

pada evaporator, jika suhu evaporator sudah tercapai sesuai kebutuhan maka alat

ini akan memutus alat listrik sehingga kompresor berhenti bekerja.

Gambar 3.13 Thermostat


34

h. Alat las

Alat las mempunyai fungsi untuk menyambung pipa-pipa tembaga pada

mesin pendingin showcase.

Gambar 3.14 Alat las dan bahan tambahan las

i. Manifold gauge

Manifold gauge adalah alat yang mempunyai fungsi untuk mengukur

tekanan refrijeran pada saat pengisiian freon maupun pada saat showcase bekerja.

Yang terukur dalam manifold gauge adalah tekanan evaporator dan tekanan hisap

kompresor dan tekanan kondensor serta tekanan keluaran kompresor.

Gambar 3.15 Manifold gauge


35

j. Pompa vakum

Pompa vakum adalah alat yang mempunyai fungsi untuk proses

pemvakuman atau untuk mengeluarkan udara dari dalam sistem mesin pendingin

showcase sebelum diisi freon sebagai fluida kerja showcase.

Gambar 3.16 Pompa vakum

k. Alat ukur APPA dan termokopel

Termokopel yaitu sebuah kabel penyambung alat ukur dari APPA yang

berfungsi untuk mengukur suhu pada mesin pendingin showcase, yaitu mengukur

suhu masuk kondensor, keluar kondensor, masuk evaporator, keluar evaporator,

masuk kompresor, dan keluar kompresor.

(a) Termokopel (b) APPA

Gambar 3.17 Alat ukur (a) Termokopel, (b) APPA


36

3.1.3 Langkah-Langkah pembuatan mesin pendingin Showcase

Langkah-Langkah pembuatan mesin pendingin showcase dapat diketahui sebagai

berikut ini:

a. Mempersiapkan semua komponen utama mesin pendingin showcase seperti

kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler, filter, refrijeran R-134a, dan

R-404a sebagai refrijeran pengganti setelah R-134a, serta komponen

pendukung pembuatan showcase seperti alat pemotong pipa, alat pembengkok

pipa, pompa vakum, alat las, manifold gauge, dan alat-alat lain yang digunakan

dalam pembuatan mesin pendingin showcase.

b. Proses pembuatan rangka mesin pendingin showcase, pada proses ini

memerlukan alat sebagai berikut alat pemotong alumunium untuk memotong

sesuai ukuran yang telah ditentukan, dan paku keling untuk menyambungkan

antara alumunium yang telah dipotong.

Gambar 3.18 Rangka showcase


37

c. Proses penyambungan dengan las antara kompresor dengan kondensor, dalam

proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara kompresor

dengan kondensor. Dalam proses penyambungan terdapat perbedaan material

yang akan disambung pipa output kondensor terbuat dari besi sedangkan pipa

penghubung terbuat dari tembaga. Proses penyambungan komponen ini

membutuhkan bahan bantu borak yang berfungsi sebagai bahan tambahan

dalam proses pengelasan karena perbedaan karakteristik material dan agar pipa

saluran keluar kompresor dan pipa saluran masuk kondensor tersambung

dengan baik dan tidak bocor. Bahan yang digunakan pada proses pengelasan

atau penyambungan ini menggunakan bahan perak dan kuningan.

Gambar 3.19 Proses pengelasan kompresor dengan kondensor

d. Proses penyambungan dengan las antara kondensor dengan input filter, dalam

proses diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara pipa output

kondensor dengan input filter. Proses penyambungan menggunakan las yang


38

menggunakan bahan perak dan kuningan. Diperlukan borak sebagai perekat

dalam proses pengelasan karena terdapat perbedaan material antara kondensor

dengan filter. Alat bantu yang diperlukan adalah tang yang mempunyai fungsi

untuk menahan pipa tembaga pada saat penyambungan dengan las.

Gambar 3.20 Proses pengelasan kondensor dengan filter

e. Proses penyambungan dengan las antara filter dengan pipa kapiler, dalam

proses pengelasan diperlukan alat las yang mempunyai fungsi untuk

menyambung output filter dengan pipa kapiler. Proses penyambungan

menggunakan alat las dengan bahan perak dan kuningan sebagai

penyambungannya. Tang adalah alat bantu yang mempunyai fungsi sebagai

penahan pada saaat proses pengelasan dilakukan.

Gambar 3.21 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler


39

f. Proses penyambungan dengan las antara pipa kapiler dengan evaporator, dalam

proses pengelasan alat las yang berfungsi untuk menyambung saluran keluar

pipa kapiler dengan saluran pipa masuk evaporator. Proses penyambungan

menggunakan las dengan bahan perak dan kuningan. Tang mempunyai fungsi

menahan pada saat proses pengelasan dan juga memipihkan diameter pipa

saluran masuk evaporator supaya pipa kapiler dapat tersambung dengan baik.

Gambar 3.22 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator

g. Proses penyambungan dengan las antara evaporator dengan kompresor, dalam

proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai pipa penghubung evaporator

dengan kompresor. Proses penyambungan komponen tersebut menggunakan

alat las dengan bahan kuningan dan perak.

Gambar 3.23 Proses pengelasan evaporator dengan kompresor


40

h. Proses pengisian metil, dalam proses ini metil mempunyai fungsi untuk

membersihkan saluran pipa-pipa pada pada showcase yang sudah jadi dan

sebagai proses pengecekan ada kebocoran pada showcase.

Gambar 3.24 Pengisian metil

i. Proses pemvakuman showcase, dalam proses pemvakuman diperlukan pompa

vakum yang mempunyai fungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Proses ini

bertujuan untuk mengeluarkan udara-udara yang masih terjebak dalam saluran-

saluran pipa di showcase agar siklus dalam showcase dapat bekerja dengan

baik.

Gambar 3.25 Proses pemvakuman


41

j. Proses pengisian refrijeran R-134a dan R-404a, dalam proses ini diperlukan

refrijeran R-134a dan R-404 sebagai fluida kerja showcase. Tekanan refrijeran

yang akan dimasukan dalam siklus showcase harus sesuai dengan standar kerja

showcase agar dapat bekerja dengan baik.

Gambar 3.26 Proses pengisian refrijeran R-134a dan R-404a


42

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Mesin yang diteliti

Mesin yang diteliti merupakan mesin pendingin showcase dengan siklus

kompresi uap. (Gambar 4.1 a dan Gambar 4.1 b) Proses pendinginan dalam

showcase dilakukan dengan cara benda uji kontak langsung dengan evaporator.

(a) (b)

Gambar 4.1 (a) Mesin Showcase (b) Skematik mesin Showcase


43

4.2 Alur penelitian pada mesin pendingin showcase

Gambar 4.2 Alur penelitian

4.3 Skematik alat penelitian

Gambar 4.3 menyajikan skematik dari mesin pendingin showcase yang

diteliti. Dalam skematik ini ditentukan posisi titik-titik yang dipasangi termokopel


44

dan alat ukur tekanan dari showcase dengan siklus kompresi uap yang sudah

dirangkai.

Gambar 4.3 Skematik mesin pendingin showcase

Keterangan untuk Gambar 4.3:

Titik 1 : Posisi termokopel sebelum masuk kompresor

Titik 3 : Posisi termokopel sebelum masuk pipa kapiler

Titik A : Posisi alat ukur tekanan refrijeran sebelum masuk

kompresor (P1)

Titik B : Posisi alat ukur tekanan refrijeran setelah keluar

kompresor (P2)

4.4 Alat bantu penelitian

Proses penelitian showcase membutuhkan alat-alat yang dipergunakan

untuk mengambil data-data peneltian. Alat-alat bantu tersebut adalah:


45

a. Stopwatch

Stopwatch berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk mengukur

lamanya pengambilan data dalam pengujian mesin pendingin showcase.

Gambar 4.4 Stopwatch

b. Termokopel dan APPA

Termokopel adalah sensor suhu yang digunakan untuk mengubah

perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase), APPA

berfungsi sebagai alat yang memperlihatkan nilai suhu yang diukur.

(a) Termokopel (b) APPA

Gambar 4.5 (a) Termokopel dan (b) APPA

c. Pressure gauge (pengukur tekanan)

Pressure gauge mempunyai fungsi untuk mengetahui nilai tekanan

refrijeran. Pressure gauge berwarna merah untuk mengukur tekanan tinggi

sedangkan yang berwarna biru untuk tekanan rendah.


46

Gambar 4.6 Pressure gauge

d. Kabel roll

Kabel roll berfungsi untuk membagi daya listrik ke mesin pendingin

showcase karena panjang kabel listrik pada mesin pendingin showcase terbatas.

Gambar 4.7 Kabel roll

e. Botol minuman

Botol minuman ini berfungsi sebagai beban pendingin, yang berisi air

dengan volume 600 ml.

Gambar 4.8 Botol minuman


47

f. Diagram P-h

Diagram P-h berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap mesin

pendingin showcase. Dengan Diagram P-h dapat mengetahui nilai entalpi disetiap

titik yang diteliti, (h1,h2,h3,h4) dan juga suhu evaporator dan suhu kondensor.

Gambar 4.9 Diagram P-h

4.5 Variasi penelitian

Variasi penelitian yang dipakai adalah jenis refrijeran, yaitu R-134a dan

R-404a. Penelitian pertama showcase dialiri refrijeran R-134a dan diuji sebanyak

5 kali dalam 5 hari. Penelitian kedua refrijeran diganti R-404a dan diuji sebanyak

5 kali selama 5 hari.

4.6 Cara mendapatkan data

Sebelum mengambil data, termokopel harus dikalibrasi dengan

menggunakan air mendidih, agar dapat diketahui selisih perbedaan alat ukurnya.

Cara mendapatkan data melalui proses sebagai berikut :


48

a. Mengecek kebocoran refrijeran pada showcase.

b. Mengisi botol kemasan 600 ml dengan air dan ditaruh di ruang pendinginan

showcase.

c. Memasang kabel termokopel di ruang pendinginan, evaporator, kondensor,

pipa masuk kompresor, pipa sebelum masuk pipa kapiler, dan dalam botol uji

d. Setelah tahap diatas selesai hidupkan showcase dan Stopwatch

e. Yang perlu dicatat dalam pengambilan data yaitu :

T1 : Suhu refrijeran sebelum masuk kompresor, ( °C)

T3 : Suhu refrijeran sebelum masuk pipa kapiler, ( °C)

P1 : Tekanan refrijeran sebelum masuk kompresor, Psi

P2 : Tekanan refrijeran setelah keluar kompresor, Psi

Proses pengambilan data diukur tiap 30 menit. Pengambilan data berhenti setelah

5 jam pengambilan data.

4.7 Cara mengolah data dan melakukan pembahasan

Dari data yang diperoleh (P1, P2, T1, T3) dapat dibuat siklus kompresi uap

pada Diagram P-h. Dari Diagram P-h tersebut dapat diperoleh nilai entalpi (h1, h2,

h3, h4), suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor. Nilai entalpi yang

diketahui dapat digunakan untuk mengetahui karakteristik showcase dengan cara

menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout), kalor yang diserap

evaporator (Qin), kerja yang dilakukan kompresor (Win), COP, efisiensi dari mesin

pendingin showcase. Untuk melakukan pengolahan data, hasil-hasil perhitungan

digambarkan dalam bentuk grafik terhadap waktu. Pengolahan data dilakukan


49

dengan memperhatikan dari tujuan dari penelitian dan hasil-hasil penelitian

sebelumnya.

Gambar 4.10 Cara mendapatkan h1, h2, h3, h4 suhu kerja evaporator dan suhu kerja

kondensor pada Diagram P-h

4.8 Cara mendapatkan kesimpulan

Kesimpulan dapat diperoleh dari hasil penelitian yang sudah dilakukan

dan melalui proses-proses yang sudah dilakukan dalam penelitian. Data yang telah

diperoleh akan dibahas mengacu pada dasar-dasar perhitungan mesin pendingin.

Setelah melakukan hal tersebut maka dapat dibuat kesimpulan.


50

BAB V

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil Penelitian

a. Nilai Tekanan

Hasil penelitian untuk nilai tekanan masuk kompresor dan keluar

kompresor yang dihasilkan R-134a dan R-404a disajikan pada Tabel 5.1

Tabel 5.1 Nilai tekanan masuk dan keluar kompresor R-134a dan R-404a

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

Tekanan (bar) Tekanan (bar)

P1 P2 P1 P2

1 30 1,6 11,6 2,4 17,4

2 60 1,7 12 2,6 18,1

3 90 1,7 12,2 2,7 18,2

4 120 1,7 11,9 2,7 16,3

5 150 1,7 12,3 2,8 18,4

6 180 1,8 12,5 2,7 16,7

7 210 1,7 12 2,7 18,4

8 240 1,7 12 2,7 18,6

9 270 1,7 12,1 2,8 19

10 300 1,7 11,9 2,8 19,5


51

b. Nilai suhu kerja masuk kompresor dan keluar kondensor

Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk kompresor dan keluar kondensor

untuk R-134a dan R-404a disajikan pada Tabel 5.2

Tabel 5.2 Nilai suhu kerja masuk kompresor dan keluar kondensor

R-134a dan R-404a

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

Suhu (°C) Suhu (°C)

T1 T3 T1 T3

1 30 18,1 42 14,6 35

2 60 17 44,1 11,4 36

3 90 17,9 44,3 13,5 36,2

4 120 17,7 43,8 12,2 33,8

5 150 15,7 45,4 13,2 37

6 180 17,3 45,6 13,4 34

7 210 17,2 44,4 12,9 37

8 240 18,1 44,6 12,8 37,5

9 270 17,5 44,4 13,2 38

10 300 17,5 44 13,2 39,4

c. Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor

Hasil penelitian untuk nilai suhu evaporator dan kondensor untuk R-134a

dan R-404a disajikan pada Tabel 5.3


52

Tabel 5.3 Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor untuk R-134a dan R-404a

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

Suhu (°C) Suhu (°C)

Te Tc Te Tc

1 30 -17,5 44 -26 38

2 60 -15,5 45 -24 40

3 90 -15,5 45 -23 40

4 120 -15,5 44 -23 36

5 150 -15,5 45 -22 40

6 180 -14,5 45 -23 36

7 210 -15,5 45 -23 40

8 240 -15,5 45 -23 40

9 270 -15,5 45 -22 42

10 300 -15,5 44 -22 43

d. Nilai Entalpi

Nilai entalpi pada tiap titik pengambilan data disajikan pada Tabel 5.4.

Nilai entalpi yang disajikan mulai dari menit 30 sampai menit ke 300, dengan R-

134a dan R-404a.


53

Tabel 5.4 Nilai entalpi pada siklus kompresi uap

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

Entalpi (kJ/kg) Entalpi (kJ/kg)

h1 h2 h3 h4 h1 h2 h3 h4

1 30 417 465 259 259 387 440 252 252

2 60 416 463 262 262 385 437 255 255

3 90 417 463 263 263 388 437 257 257

4 120 415 461 260 260 386 430 253 253

5 150 414 463 264 264 387 440 257 257

6 180 416 462 266 266 388 440 253 253

7 210 417 463 262 262 386 439 257 257

8 240 417 467 263 263 386 437 258 258

9 270 417 465 261 261 387 439 259 259

10 300 417 462 262 262 387 440 259 259

5.2 Perhitungan

a. Menghitung energi yang diberikan kompresor persatuan refrijeran (Win)

Kerja kompresor (Win) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

(2.1) yaitu Win= h2-h1, kJ/kg. Sebagai contoh perhitungan untuk Win diambil dari


54

data pada menit ke 240 dengan refrijeran R-134a (data nilai entalpi untuk

perhitungan disajikan pada Tabel 5.4).

Win = h2-h1 (kJ/kg)

= (467-417) kJ/kg

= 50 kJ/kg

Tabel 5.5 Nilai kerja kompresor (Win)

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

Entalpi (kJ/kg) Win

(kJ/kg)

Entalpi (kJ/kg) Win

(kJ/kg) h1 h2 h1 h2

1 30 417 465 48 387 440 53

2 60 416 463 47 385 437 52

3 90 417 463 46 388 437 49

4 120 415 461 46 386 430 44

5 150 414 463 49 387 440 53

6 180 416 462 46 388 440 52

7 210 417 463 46 386 439 53

8 240 417 467 50 386 437 51

9 270 417 465 48 387 439 52

10 300 417 462 45 387 440 53


55

Dari Tabel 5.5 Kerja kompresor dapat disajikan dalam bentuk grafik dan hasilnya

seperti terlihat pada Gambar 5.1 untuk refrijeran R-134a dan Gambar 5.2 untuk

refrijeran R-404a.

Gambar 5.1 Kerja yang dilakukan kompresor dengan R-134a

Gambar 5.2 Kerja yang dilakukan kompresor dengan R-404a

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250 300 350

Win

(kJ/

kg)

waktu t, menit

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250 300 350

Win

(kJ/

kg)

waktu t, menit


56

b. Menghitung energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator (Qin)

Jumlah energi kalor yang diserap evaporator dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.3) yaitu Qin= h1–h4, kJ/kg. Sebagai contoh

perhitungan untuk Qin diambil dari data pada menit ke 240 dengan refrijeran R-

134a (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.4)

Qin = h1 – h4, (kJ/kg)

= (417-263) kJ/kg

= 154 kJ/kg

Tabel 5.6 Energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap evaporator (Qin)

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

Entalpi (kJ/kg) Qin

(kJ/kg)

Entalpi (kJ/kg) Qin

(kJ/kg) h1 h4 h1 h4

1 30 417 259 158 387 252 135

2 60 416 262 154 385 255 130

3 90 417 263 154 388 257 131

4 120 415 260 155 386 253 133

5 150 414 264 150 387 257 130

6 180 416 266 150 388 253 135

7 210 417 262 155 386 257 129

8 240 417 263 154 386 258 128

9 270 417 261 156 387 259 128

10 300 417 262 155 387 259 128


57

Dari Tabel 5.6 Energi kalor yang diserap evaporator dalam bentuk grafik dan

hasilnya seperti terlihat pada Gambar 5.3 untuk refrijeran R-134a dan Gambar 5.4

untuk refrijeran R-404a.

Gambar 5.3 Energi kalor yang diserap evaporator dengan R-134a

Gambar 5.4 Energi kalor yang diserap evaporator dengan R-404a

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 50 100 150 200 250 300 350

Qin

(kJ/

kg)

waktu t, menit

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 50 100 150 200 250 300 350

Qin

(kJ/

kg)

waktu t, menit


58

c. Menghitung energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas kondensor

(Qout)

Jumlah energi kalor yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.2) yaitu Qout= h2–h3, kJ/kg. Sebagai contoh

perhitungan untuk Qout diambil dari data pada menit ke 240 dengan refrijeran

R-134a (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.4).

Qout = h2– h3, kJ/kg

= (467-263) kJ/kg

= 204 kJ/kg

Tabel 5.7 Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas kondensor (Qout)

No t

(menit)

R-134a R-404a

Entalpi (kJ/kg) Qout

(kJ/kg)

Entalpi (kJ/kg) Qout

(kJ/kg) h2 h3 h2 h3

1 30 465 259 206 440 252 188

2 60 463 262 201 437 255 182

3 90 463 263 200 437 257 180

4 120 461 260 201 430 253 177

5 150 463 264 199 440 257 183

6 180 462 266 196 440 253 187

7 210 463 262 201 439 257 182

8 240 467 263 204 437 258 179

9 270 465 261 204 439 259 180

10 300 462 262 200 440 259 181


59

Dari Tabel 5.7 Energi kalor yang dilepas kondensor dapat dibuat dan disajikan

dalam bentuk grafik dan hasilnya seperti terlihat pada Gambar 5.5 untuk refrijeran

R-134a dan Gambar 5.6 untuk refrijeran R-404a.

Gambar 5.5 Energi kalor yang dilepas kondensor dengan R-134a

Gambar 5.6 Energi kalor yang dilepas kondensor dengan R-404a

d. Koefisien prestasi ideal (COPideal)

Koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.5), COPideal = (273,15+Te ) / (Tc-Te). Sebagai contoh perhitungan

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300 350

Qou

t kJ/

kg

waktu t, menit

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300 350

Qou

t kJ/

kg

waktu t, menit


60

untuk COPideal diambil dari data pada menit ke 240 dengan refrijeran R-134a (data

nilai suhu evaporator dan kondensor disajikan pada Tabel 5.3)

COPideal = (273,15 +Te ) / (Tc-Te)

= (273,15 +(-15,5) ) / (45- (-15,5))

= 4,26

Tabel 5.8 Koefisien prestasi ideal (COPideal)

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

Suhu (°C)

COPideal

Suhu (°C)

COPideal

Te Tc Te Tc

1 30 -17,5 44 4,16 -26 38 3,86

2 60 -15,5 45 4,26 -24 40 3,89

3 90 -15,5 45 4,26 -23 40 3,97

4 120 -15,5 44 4,33 -23 36 4,24

5 150 -15,5 45 4,26 -22 40 4,05

6 180 -14,5 45 4,35 -23 36 4,24

7 210 -15,5 45 4,26 -23 40 3,97

8 240 -15,5 45 4,26 -23 40 3,97

9 270 -15,5 45 4,26 -22 42 3,92

10 300 -15,5 44 4,33 -22 43 3,86

Dari Tabel 5.8 Koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dibuat dan disajikan dalam

bentuk grafik dan hasilnya dapat dilihat pada Gambar 5.7 untuk refrijeran R-134a

dan Gambar 5.8 untuk refrijeran R-404a.


61

Gambar 5.7 Koefisien prestasi ideal showcase dengan R-134a

Gambar 5.8 Koefisien prestasi ideal showcase dengan R-404a

e. Koefisien prestasi aktual (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.4) yaitu COPaktual=Qin/Win=(h1-h4)/(h2-h1). Sebagai contoh

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 50 100 150 200 250 300 350

CO

Pid

eal

waktu t, menit

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 50 100 150 200 250 300 350

CO

Pid

eal

waktu t, menit


62

perhitungan untuk COPaktual diambil dari data pada menit ke 240 dengan refrijeran

R-134a (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.4)

COPaktual = Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1)

COPaktual = 154/50 = (417-263)/(467-417)

= 3,08

Tabel 5.9 Koefisien prestasi aktual (COPaktual)

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

Qin

(kJ/kg)

Win

(kJ/kg) COPaktual

Qin

(kJ/kg)

Win

(kJ/kg) COPaktual

1 30 158 48 3,29 135 53 2,55

2 60 154 47 3,28 130 52 2,50

3 90 154 46 3,35 131 49 2,67

4 120 155 46 3,37 133 44 3,02

5 150 150 49 3,06 130 53 2,45

6 180 150 46 3,26 135 52 2,60

7 210 155 46 3,37 129 53 2,43

8 240 154 50 3,08 128 51 2,51

9 270 156 48 3,25 128 52 2,46

10 300 155 45 3,44 128 53 2,42

Dari Tabel 5.9 Koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat disajikan dalam bentuk

grafik dan hasilnya dapat dilihat pada Gambar 5.9 untuk refrijeran R-134a dan

Gambar 5.10 untuk refrijeran R-404a


63

Gambar 5.9 Koefisien prestasi aktual showcase dengan R-134a

Gambar 5.10 Koefisien prestasi aktual showcase dengan R-404a

f. Efisiensi showcase (%)

Efisiensi showcase dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6)

yaitu Efisiensi = COPaktual / COPideal. Sebagai contoh perhitungan untuk efisiensi

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300 350

CO

Pak

tual

waktu t, menit

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300 350

CO

Pak

tual

waktu t, menit


64

showcase pada menit ke 240 dengan refrijeran R-134a (data nilai untuk

perhitungan disajikan pada Tabel 5.8 COPideal dan Tabel 5.9 COPaktual).

Efisiensi = (COPaktual / COPideal) x 100%

= (3,08 / 4,26) x 100%

= 72,32 %

Tabel 5.10 Efisiensi showcase (η)

No

Waktu

t

(menit)

R-134a R-404a

COPaktual COPideal η (%) COPaktual COPideal η (%)

1 30 3,29 4,16 79,19 2,55 3,86 65,96

2 60 3,28 4,26 76,94 2,50 3,89 64,22

3 90 3,35 4,26 78,61 2,67 3,97 67,33

4 120 3,37 4,33 77,81 3,02 4,24 71,29

5 150 3,06 4,26 71,88 2,45 4,05 60,55

6 180 3,26 4,35 75,01 2,60 4,24 61,23

7 210 3,37 4,26 79,12 2,43 3,97 61,30

8 240 3,08 4,26 72,32 2,51 3,97 63,21

9 270 3,25 4,26 76,31 2,46 3,92 62,73

10 300 3,44 4,33 79,54 2,42 3,86 62,50

Dari Tabel 5.10 Efisiensi showcase dapat disajikan dalam bentuk grafik pada

Gambar 5.11 untuk refrijeran R-134a dan Gambar 5.12 untuk refrijeran R-404a.


65

Gambar 5.11 Efisiensi showcase dengan R-134a

Gambar 5.12 Efisiensi showcase dengan R-404a

5.3 Pembahasan

Showcase berhasil dibuat dan mampu bekerja untuk mendinginkan

minuman atau beban kerja dengan baik. Suhu kerja evaporator untuk R-134

bekerja antara -15oC sampai dengan -17

oC dan suhu kerja evaporator R-404a

berkisar antara -22oC sampai dengan -26

oC. Untuk menghindari suhu di ruang

pendinginan agar tidak membekukan minuman yang berada di dalam ruangan

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300 350

η (

%)

waktu t, menit

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250 300 350

η (

%)

waktu t, menit


66

showcase, maka di ruang pendinginan dilengkapi dengan komponen thermostat.

Thermostat bekerja dengan memutus aliran listrik ke kompresor agar suhu kerja

ruangan showcase terjaga pada kisaran suhu antara 2oC - 10

oC. Suhu ruangan

akan menyesuaikan dengan suhu yang diset pada thermostat, sehingga proses

pendinginan berlangsung dengan baik.

Hasil penelitian untuk energi yang diberikan kompresor persatuan

massa refrijeran (Win) untuk R-134a dan R-404a disajikan pada Tabel 5.5 dan

dalam bentuk grafik yang disajikan pada Gambar 5.1 dan Gambar 5.2. Untuk

R-134a, nilai terkecil sebesar 45 kJ/kg, nilai terbesar sebesar 50 kJ/kg, nilai rata-

rata sebesar 47,1 kJ/kg. Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai pada saat stabil,

karena mulai saat t= 30 menit, perubahan nilai Win cenderung tidak berubah.

Untuk R-404a, nilai terkecil sebesar 44 kJ/kg, nilai terbesar sebesar 53 kJ/kg, dan

nilai rata-ratanya sebesar 51,2 kJ/kg. Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai pada

saat stabil, karena mulai saat t= 30 menit, perubahan nilai yang terjadi tidak begitu

besar. Nilai kerja kompresor R-404 lebih tinggi dibanding R-134.

Gambar 5.13 Kerja kompresor R-134a dan R-404a

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250 300 350

Win

(kJ/

kg)

waktu t, menit

R-134a

R-404a


67

Hasil penelitian untuk energi kalor persatuan massa yang diserap

evaporator (Qin) untuk R-134a dan R-404a disajikan pada Tabel 5.6 dan dalam

bentuk grafik yang disajikan pada Gambar 5.3 dan Gambar 5.4. Untuk R-134a,

nilai terkecil sebesar 150 kJ/kg, nilai terbesar sebesar 158 kJ/kg, dan nilai rata-rata

sebesar 154,1 kJ/kg. Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai pada saat stabil,

karena mulai saat t= 30 menit nilai Qin cenderung tetap. Untuk R-404a, nilai

terkecil sebesar 128 kJ/kg, nilai terbesar sebesar 135 kJ/kg, dan nilai rata-rata

sebesar 130,7 kJ/kg. Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai pada saat stabil,

karena mulai saat t= 30 menit nilai Qin cenderung tetap. Nilai Qin, R-134a lebih

tinggi dibanding R-404a.

Gambar 5.14 Energi kalor yang diserap evaporator R-134a dan R-404a

Hasil penelitian untuk energi kalor persatuan massa refrijeran yang

dilepas kondensor (Qout) untuk R-134a dan R-404a disajikan pada Tabel 5.7 dan

dalam bentuk grafik yang disajikan pada Gambar 5.5 dan Gambar 5.6. Untuk

R-134a nilai terkecil sebesar 196 kJ/kg, nilai terbesar sebesar 206 kJ/kg, dan nilai

rata-rata sebesar 201,2 kJ/kg. Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai pada saat

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 50 100 150 200 250 300 350

Qin

(kJ/

kg)

waktu t, menit

R-134a

R-404a


68

stabil, karena mulai saat t= 30 menit nilai Qout cenderung tetap. Untuk R-404a,

nilai terkecil sebesar 177 kJ/kg, nilai terbesar sebesar 188 kJ/kg, dan nilai rata-rata

sebesar 181,9 kJ/kg, Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai pada saat stabil,

karena mulai saat t= 30 menit perubahan nilai Qout cenderung tetap. Nilai Qout,

R-134a lebih tinggi dibanding R-404a.

Gambar 5.15 Energi kalor yang dilepas kondensor R-134a dan R-404a

Hasil penelitian untuk koefisien prestasi ideal (COPideal) untuk R-134a

dan R-404a disajikan pada Tabel 5.8 dan dalam bentuk grafik yang disajikan pada

Gambar 5.7 dan Gambar 5.8. Untuk R-134a nilai terkecil sebesar 4,16, nilai

terbesar sebesar 4,35, dan nilai rata-rata 4,27. Nilai rata-rata ini dapat dianggap

nilai pada saat stabil, karena mulai saat t= 30 menit perubahan nilai COPideal

cenderung tetap. Untuk R-404a, nilai terkecil sebesar 3,86, nilai terbesar sebesar

4,24, nilai rata-rata sebesar 3,99. Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai pada saat

stabil, karena mulai saat t= 30 menit perubahan nilai yang terjadi tidak begitu

besar. Nilai COPideal R-134a lebih tinggi dibanding COPideal R-404a.

0

40

80

120

160

200

240

0 50 100 150 200 250 300 350

Qou

t kJ/

kg

waktu t, menit

R-134a

R-404a


69

Gambar 5.16 COPideal R-134a dan R-404a

Hasil penelitian untuk koefisien prestasi aktual (COPaktual) untuk

R-134a dan R-404a disajikan pada Tabel 5.9 dan dalam bentuk grafik yang

disajikan pada Gambar 5.9 dan Gambar 5.10. Untuk R-134a, nilai terkecil sebesar

3,06, nilai terbesar sebesar 3,44, dan nilai rata-rata sebesar 3,27. Nilai rata-rata ini

dapat dianggap nilai pada saat stabil, karena mulai saat t= 30 menit perubahan

nilai COPaktual cenderung tetap. Untuk R-404a, nilai terkecil sebesar 2,42, nilai

terbesar sebesar 3,02, dan nilai rata-rata 2,56, Nilai rata-rata ini dapat dianggap

nilai pada saat stabil, karena mulai saat t= 30 menit perubahan nilai yang terjadi

tidak begitu besar. Nilai COPactual R-134a lebih tinggi dibanding COPactual R-404a.

Gambar 5.17 COPactual R-134a danR-404a

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300 350

CO

Pid

eal

waktu t, menit

R-134a

R-404a

00

01

02

03

04

05

06

0 50 100 150 200 250 300 350

CO

Pak

tual

waktu t, menit

R-134a

R-404a


70

Hasil penelitian efisiensi showcase untuk R-134a dan R-404a disajikan

pada Tabel 5.10 dan dalam bentuk grafik yang disajikan pada Gambar 5.11 dan

Gambar 5.12. Untuk R-134a, nilai terkecil sebesar 71,88%, nilai terbesar sebesar

79,54%, dan nilai rata-rata sebesar 76,67%, Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai

pada saat stabil, karena mulai saat t= 30 menit perubahan nilai efisiensi showcase

cenderung tetap. Untuk R-404a nilai terkecil sebesar 60,55%, nilai terbesar

sebesar 71,29%, dan nilai rata-rata 64,03%. Nilai rata-rata ini dapat dianggap nilai

pada saat stabil, karena mulai saat t= 30 menit perubahan nilai yang terjadi tidak

begitu besar. Nilai efisiensi showcase R-134a lebih tinggi dibanding efisiensi

showcase R-404a.

Gambar 5.18 Efisiensi showcase R-134a dan R-404a

Nilai efisiensi tidak dapat mencapai 100% hal ini. Kemungkinan

disebabkan karena proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap tidak

dapat berlangsung secara ideal. Pada saat proses berlangsung, casing kompresor

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250 300 350

η (

%)

waktu t, menit

R-134a

R-404a


71

menjadi panas. Suhu casing lebih tinggi dari suhu udara sekitar, sehingga terjadi

proses perpindahan kalor dengan lingkungan udara sekitar. Saluran-saluran pipa

yang menghubungkan antara pipa kapiler dengan evaporator tidak terisolasi

dengan baik, sehingga kondisi udara di sekitarnya mempengaruhi kerja mesin.

Demikian juga suhu evaporator yang rendah membuat uap air yang melewati

evaporator membeku. Adanya pembekuan es di evaporator menyebabkan proses

perpindahan kalor yang berlangsung di evaporator tidak maksimal.

Nilai Win, Qin, Qout, COP, efisiensi selama proses sedikit mengalami

perubahan. Hal ini kemungkinan disebabkan karena adanya (1) kondisi udara luar

(suhu dan kecepatan udara) yang berubah-ubah, pada saat penelitian berlangsung,

pelaksanaan dilakukan di luar ruangan, sehingga kecepatan udara di sekitar

kondensor sulit dijaga pada nilai yang tetap. Seperti diketahui proses perpindahan

kalor dari kondensor ke udara berlangsung secara konveksi bebas, (2) kondisi

evaporator yang semakin lama semakin tertutup es akibat adanya uap air dari

udara saat melewati evaporator. Adanya es pada evaporator menyebabkan sedikit

gangguan pada proses perpindahan kalor


72

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Hasil penelitian memberikan beberapa kesimpulan:

a. Showcase sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Untuk R-134a

suhu kerja evaporator berada pada nilai -15oC sampai dengan -17

oC, suhu kerja

kondensor berada pada nilai 44oC - 45

oC, dan untuk R-404a suhu kerja

evaporator berkisar antara -22oC sampai dengan -26

oC, suhu kerja kondensor

berada pada nilai 36oC - 43

oC sehingga dapat mendinginkan minuman atau

beban kerja dengan baik.

b. Energi yang diberikan kompresor persatuan massa refrijeran (Win) untuk R-

134a pada saat stabil sebesar 47,1 kJ/kg, untuk R-404a pada saat stabil sebesar

51,2 kJ/kg.

c. Energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator (Qin) untuk R-134a pada

saat stabil sebesar 154,1 kJ/kg, untuk R-404a pada saat stabil sebesar 130,7

kJ/kg.

d. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas kondensor (Qout) untuk

R-134a pada saat stabil sebesar 201,2 kJ/kg, untuk R-404a pada saat stabil

sebesar 181,9 kJ/kg.

e. Koefisien prestasi ideal (COPideal) untuk R-134a pada saat stabil sebesar 4,27,

untuk R-404a pada saat stabil sebesar 3,99.


73

f. Koefisien prestasi aktual (COPactual ) untuk R-134a pada saat stabil sebesar

3,27, untuk R-404a pada saat stabil sebesar 3,23.

g. Efisiensi showcase untuk R-134a pada saat stabil sebesar 76,67%, untuk

R-404a pada saat stabil 64,03%.

6.2 Saran

Dari penelitian yang dilakukan, ada beberapa saran yang dapat

dikemukakan:

a. Pengambilan data sebaiknya dilakukan didalam ruangan tertutup, agar tidak

ada pengaruh dari udara luar yang sering berubah-ubah, agar data yang

dihasilkan benar-benar baik.

b. Saluran pipa dari pipa kapiler ke evaporator lebih baik diberi isolator ( gabus/

sterofoam ) supaya kinerja showcase optimal dan data yang dihasilkan baik.


74

DAFTAR PUSTAKA

Buntaro, 2009. Servis dan reparasi AC (mobil dan ruangan). Yogyakarta: Graha

Ilmu

Djojodiharjo, H. 1987. Termodinamika Teknik Aplikasi Dan Termodinamika

Statistik. Jakarta: Gramedia

Handoko, K. 1981. Teknik Lemari Es. Jakarta: Penerbit P.T. Ichtiar Baru

Kulshrestha, K, S. Buku Teks Termodinamika Terpakai, Teknik Uap dan Panas,

Terj. Budihardjo dkk, Jakarta; 1989

Leo. L.P. 2013. Mesin Pendingin Air dengan Siklus Kompresi Uap. Yogyakarta:

Universitas Sanata Dharma

Sumanto, 2004. Dasar-dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta: Andi Offset

Willis, G.R. 2013. Prestasi Kerja Refrigeran R22 dengan R134a pada Mesin

Pendingin. Jurnal Teknik Mesin


LAMPIRAN











Documents

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI - core.ac.uk · Gambar 4.5 (a) Termokopel dan (b) APPA …… ... Menurut catatan sejarah orang-orang pada zaman batu telah mengenal es