karakteristik mesin freezer berpenukar kalor dengan … · 1 karakteristik mesin freezer berpenukar...
TRANSCRIPT
1
KARAKTERISTIK MESIN FREEZER BERPENUKAR KALOR
DENGAN PIPA KAPILER MELILIT PIPA KELUARAN
EVAPORATOR
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh derajat sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
Disusun oleh :
REYNOLD WILLIAM RUNGGEARY
NIM : 095214054
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE HEAT EXCHANGER FREEZER MACHINE
CHARACTERISTIC WITH CAPILARY PIPE WINDING
EVAPORATOR OUTPUT PIPE
FINAL ASSIGNMENT
Presented as partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik Degree
in Mechanical Engineering
by
REYNOLD WILLIAM RUNGGEARY
Student Number : 095214054
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Mesin pendingin mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan
manusia pada masa sekarang ini, baik untuk keperluan rumah tangga maupun industri.
Mesin pendingin dapat berfungsi sebagai pengawet makanan maupun penyejuk udara.
Dalam penelitian ini membahasa tentang karakteristik mesin freezer berpenukar kalor
dengan pipa kapiler melilit pipa keluaran evaporator. Tujuan dari penelitian ini adalah
membuat mesin freezer, mengetahui besaran energi persatuan massa refrijeran yang
digunakan oleh evaporator, kompresor dan kondenser, serta mengetahui besar COP
yang dihasilkan oleh mesin freezer yang diteliti. Penelitian dilakukan di laboratorium.
Mesin pendingin yang dipergunakan dalam penelitian memakai siklus kompresi uap.
Pipa kapiler dililitkan pada pipa keluaran evaporator dengan panjang pipa kapiler 220
cm.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa mesin freezer telah berhasil dibuat dan
berfungsi dengan baik. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran pada saat stabil
sebesar 34 kJ/kg. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 30 menit sampai
t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan Wkomp = -0,000000003t4 +
0,000003t3 - 0,001t
2 + 0,313t + 11,76 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480
menit). Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrijeran pada saat stabil
sebesar 145 kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap evaporator
dari t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan Qevap =
0,00004t2
- 0,031t + 151,9 76 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480 menit).
Kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrijeran pada saat stabil sebesar -199
kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas kondenser dari t = 30
menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan Qkond =
0,0000000001t5 + 0,00000002t
4 - 0,00001t
3 + 0,003t
2 - 0,441t - 175,5 (berlaku untuk t
= 30 menit sampai t = 480 menit). COP aktual mesin freezer pada saat stabil sebesar
4,26. COP mesin freezer t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan
persamaan COPaktual = 0,0000000008t4 - 0,000001t
3 + 0,000t
2 - 0,078t + 9,460
(berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480 menit).
Kata kunci : Freezer, Penukar kalor, COP.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
berkat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang
berjudul: MESIN FREEZER BERPENUKAR KALOR DENGA PIPA KAPILER
MELILIT PIPA KELUARAN EVAPORATOR.
Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta.
Dalam penelitian dan penyusunan Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin
menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Bapak Ir. P.K. Purwadi, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin dan dosen
pembimbing di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Bapak Wibowo Kusbandono, S.T.,M.T, selaku dosen pembimbing Akademik
2009.
4. Dosen-dosen program studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, atas ilmu
pengetahuan dan bimbingannya kepada penulis semasa kuliah.
5. Terima kasih kepada Ayah dan Ibu yang telah memberi motivasi dan memberikan
dana untuk kelancaran pembuatan tugas akhir.
6. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin Sanata Dharma.
7. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam pemberian semangat sampai
dengan penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penulis tulis diatas.
Semoga dengan naskah tugas akhir yang telah disusun ini dapat memberi banyak
manfaat bagi penerapan teknologi tepat guna untuk masa depan yang lebih baik serta
menjadi sumber inspirasi bagi mahasiswa maupun pembaca lainya untuk menciptakan
inovasi dalam karya teknologi. Ketidaksempurnaan penulisan naskah ini menjadi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
cambuk bagi penulis untuk terus belajar, maka segala bentuk kritik dan saran yang
membangun akan penulis terima. Penulis mohon maaf jika terdapat kesalahan dan
informasi yang kurang dalam naskah ini.
Penulis
Reynold William Runggeary
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................................... i
TITLE PAGE ............................................................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................... iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI .................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ......................................................... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS....................................................................vi
ABSTRAK .................................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR................................................................................................viii
DAFTAR ISI..................................................................................................................x
DAFTAR GAMBAR..................................................................................................xiii
DAFTAR TABEL........................................................................................................xv
BAB I PENDAHULUAN.............................................................................................1
1.1 Latar Belakang..........................................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah..................................................... .............................................2
1.3 Tujuan .......................................... ............................................................................3
1.4 Manfaat Penelitian.....................................................................................................3
1.5 Batasan Masalah........................................................................................................3
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA........................................... 4
2.1 Dasar Teori................................................................................................................4
2.1.1 Freezer.................................................................................................................4
2.1.2 Laju Perpindahan Kalor......................................................................................6
2.1.3 Refrijeran............................................................................................................7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
2.1.4 Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap................................8
2.1.5 Komponen Pendukung Mesin Pendingin..........................................................15
2.1.6 Siklus Kompresi Uap........................................................................................18
2.1.7 Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin.....................................................20
2.2 Tinjauan Pustaka.....................................................................................................21
BAB III PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN.................23
3.1 Pembuatan Alat.......................................................................................................23
3.1.1 Komponen Mesin Freezer.................................................................................23
3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Freezer..............................................26
3.1.3 Langkah-langkah Pembuatan Mesin Freezer....................................................26
3.2 Metodologi Penelitian......................... ...................................................................30
3.2.1 Benda Uji...........................................................................................................30
3.2.2 Beban Pendinginan............................................................................................31
3.2.3 Peralatan Pendukung.........................................................................................32
3.2.4 Cara Pengambilan Data.....................................................................................32
3.2.5 Cara Pengolahan Data.......................................................................................33
3.2.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan........................................................................34
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN...........................................35
4.1 Hasil Penelitian.......................................................................................................35
4.2 Perhitungan..............................................................................................................38
4.3 Pembahasan.............................................................................................................40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN......................................................................47
5.1 Kesimpulan.............................................................................................................47
5.2 Saran........................................................................................................................48
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................49
LAMPIRAN.................................................................................................................50
.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Chest freezer............................................. ...........................................5
Gambar 2.2 Upright freezer................................................. ...................................6
Gambar 2.3 Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap.....................9
Gambar 2.4 Kompresor jenis piston............................... .......................................10
Gambar 2.5 Kompresor jenis rotary..................................... .................................10
Gambar 2.6 Evaporator mesin freezer...................................................................13
Gambar 2.7 Kondenser...........................................................................................13
Gambar 2.8 Pipa kapiler.........................................................................................14
Gambar 2.9 Filter...................................................................................................15
Gambar 2.10 Termostat..........................................................................................16
Gambar 2.11 Overload motor protector.................................................................16
Gambar 2.12 Heater ..............................................................................................17
Gambar 2.13 Fan....................................................................................................17
Gambar 2.14 Diagram P-h.....................................................................................18
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut...............................18
Gambar 3.1 Kompresor.........................................................................................23
Gambar 3.2 Kondenser...........................................................................................24
Gambar 3.3 Pipa kapiler.........................................................................................25
Gambar 3.4 Evaporator.........................................................................................26
Gambar 3.5 Pemotong pipa....................................................................................26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 3.6 Pelebar pipa........................................................................................27
Gambar 3.7 Tang kombinasi..................................................................................27
Gambar 3.8 Pompa vakum.....................................................................................28
Gambar 3.9 Manifold gauge..................................................................................28
Gambar 3.10 Alat las..............................................................................................29
Gambar 3.11 Proses uji coba..................................................................................30
Gambar 3.12 Benda uji..........................................................................................31
Gambar 3.13 Beban pendinginan...........................................................................31
Gambar 3.14 Posisi penempatan termokopel.........................................................32
Gambar 3.15 Proses pengambilan data temperatur................................................33
Gambar 3.16 Proses pengambilan data tekanan....................................................33
Gambar 3.17 Contoh penggunaan P-h diagram untuk mencari entalpi.................34
Gambar 4.1 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrijeran dari
t = 30 menit sampai t = 480 menit....................................................42
Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 30 menit sampai
t = 480 menit.....................................................................................43
Gambar 4.3 Energi kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrijeran dari
t = 30 menit sampai t = 480 menit.....................................................44
Gambar 4.4 COP mesin freezer dari t = 30 menit sampai t = 480 menit...............45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Tekanan masuk dan keluar kompresor.................................................35
Tabel 4.2 Suhu masuk dan keluar kompresor........................................................36
Tabel 4.3 Suhu masuk dan keluar kondenser.........................................................36
Tabel 4.4 suhu masuk dan keluar evaporator.........................................................37
Tabel 4.5 Suhu evaporator dan kondenser.............................................................38
Tabel 4.5 Nilai entalpi............................................................................................38
Tabel 4.6 jumlah energi persatuan massa refrijeran yang diserap evaporator......39
Tabel 4.7 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran..........................................40
Tabel 4.8 Jumlah energi persatuan massa refrijeran yang dilepas kondenser........41
Tabel 4.9 COP aktual.............................................................................................42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada jaman sekarang ini mesin pendingin sudah menjadi kebutuhan bagi
manusia. Kebutuhan manusia terhadap mesin pendingin berawal dari keinginan
untuk mengawetkan bahan makanan, fungsi mesin pendingin juga awalnya hanya
terbatas pada mendinginkan bahan makanan, kemudian teknologi dari mesin
pendingin berkembang sehingga dapat digunakan untuk kebutuhan yang lainnya.
Mesin pendingin sekarang dapat digunakan untuk kebutuhan rumah tangga dan
kebutuhan industri. Sebagian besar dari mesin pendingin tersebut menggunakan
siklus kompresi uap.
Untuk rumah tangga mesin pendingin biasanya digunakan sebagai pengawet
makanan dan penyejuk ruangan. Kegunaan lain dari mesin pendingin adalah
untuk kebutuhan industri, seperti mengawetkan daging dalam jumlah banyak pada
tempat pemotongan hewan. Pada perkantoran mesin pendingin berfungsi sebagai
penyejuk ruangan agar orang yang bekerja pada kantor tersebut merasa lebih
nyaman dalam bekerja, sedangkan pada sistem transportasi mesin pendingin dapat
berfungsi sebagai penyejuk udara pada kendaraan pribadi maupun komersil dan
sebagai pendingin untuk mengawetkan bahan makanan pada saat dipindahkan dari
satu tempat ke tempat lainnya.
Proses pendinginan pada mesin pendingin, umumnya menggunakan sistem
siklus kompresi uap. Sebagai fluida kerja digunakan refrigeran yang mudah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
diubah bentuknya dari cair menjadi gas maupun dari gas menjadi cair untuk
mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondenser. Jenis refrijeran
yang umum digunakan pada saat ini adalah refrigeran yang ramah terhadap
lingkungan karena tidak mengandung clorofluorocarbon (CFC) yang dapat
merusak ozon. Mengingat pentingnya mesin pendingin dan luasnya pemakaian
mesin pendingin, maka penulis tertarik untuk mengetahui lebih dalam tentang
mesin pendingin dengan melakukan penelitian tentang mesin pendingin.
1.2. Perumusan Masalah
Dalam penelitian ini, akan dicari karakteristik mesin pendingin siklus
kompresi uap. Mesin pendingin yang akan ditinjau adalah mesin freezer dengan
daya 1/6 PK. Mesin pendingin yang dipergunakan dalam penelitian ini merupakan
mesin pendingin freezer hasil buatan sendiri.
1.3. Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Membuat mesin freezer.
b. Menghitung kerja kompresor mesin freezer persatuan massa refrijeran.
c. Menghitung energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap mesin
pendingin.
d. Menghitung energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas mesin
pendingin
e. Menghitung COP.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.4. Manfaat penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Mampu memahami karakteristik mesin pendingin dengan siklus kompresi
uap.
b. Mempunyai pengalaman dalam pembuatan mesin pendingin, pembeku dan
mesin pengkondisian udara.
c. Hasil dari penelitian ini dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti
lainnya.
1.5. Batasan Masalah
Penelitian akan dibatasi pada pembuatan mesin pendingin dengan sistem
siklus kompresi uap dengan menggunakan komponen dengan spesifikasi sebagai
berikut :
a. Kompresor dengan daya 115W.
b. Evaporator dan kondenser yang dipergunakan merupakan evaporator dan
kondenser standar untuk mesin pendingin freezer.
c. Panjang pipa kapiler yang digunakan adalah 220 cm.
d. Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin adalah R134a.
e. Beban pendinginan yang digunakan adalah air dengan volume 500 ml.
f. Temperatur awal beban pendinginan sama dengan temperatur udara
lingkungan yaitu 27⁰C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1. Freezer
Freezer merupakan jenis mesin pendingin yang digunakan untuk membuat es
batu dan membekukan bahan makanan seperti daging, ikan dan sebagainya agar
dapat tetap segar dan tahan lama.
a. Pembagian freezer berdasarkan prinsip kerjanya.
Berdasarkan prinsip kerjanya freezer dibagi menjadi dua kategori :
- Freezer dengan daur kompresi uap
Freezer dengan sistem daur kompresi uap menggunakan kerja mekanik
yang mengevaporasi dan mengkompresi refrijeran dalam proses
pendinginannya.
- Freezer dengan sistem kriogenik
Freezer dengan sistem kriogenik bekerja dengan menyemprotkan secara
langsung bahan pendingin berupa nitrogen cair dan karbon dioksida cair
atau gas secara langsung pada bahan yang akan didinginkan.
b. Pembagian freezer berdasarkan laju pergerakan es
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Berdasarkan pada laju pergerakan es freezer terbagi menjadi beberapa
kategori :
- Slow freezer (0,2 cm/h), contoh : chest freezer
- Quick freezer (0,5 – 3cm/h), contoh : blast freezer
- Rapid freezer (5 – 10 cm/h), contoh : fluidised bed freezer
- Ultra rapid freezer (10 – 100 cm/h) contoh : kriogenik freezer
c. Macam-macam freezer yang sering dipergunakan
Beberapa jenis freezer yang sering digunakan adalah :
- Chest freezer
Chest freezer merupakan jenis mesin pendingin yang berbentuk seperti
peti dengan suhu kerja antara - 20⁰ C sampai -38⁰ C.
Gambar 2.1 Chest freezer
- Up right freezer
Up right freezer merupakan jenis mesin pendingin yang berbentuk seperti
lemari dengan suhu kerja -20⁰C.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Gambar 2.2 Upright freezer
2.1.2. Laju perpindahan Kalor
Laju perpindahan kalor pada mesin pendingin terdiri atas dua jenis yaitu laju
perpindahan kalor konduksi dan laju perpindahan kalor konveksi.
a. Laju perpindahan kalor konduksi
Laju perpindahan kalor secara konduksi adalah proses dimana panas
mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah di
dalam satu medium yang diam (padat, cair atau gas) atau antara medium-
medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung.
b. Perpindahan kalor konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi adalah proses transpor energi
dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan
gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme
perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cairan atau gas.
Perpindahan kalor secara konveksi terbagi menjadi dua cara, yaitu
konveksi bebas dan konveksi paksa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
- Konveksi bebas
Perpindahan kalor konveksi bebas terjadi ketika fluida yang mengalir
pada proses perpindahan kalor mengalir tanpa adanya bantuan peralatan
dari luar, fluida mengalir karena ada perbedaan massa jenis. Pada
umumnya perbedaan massa jenis disebabkan karena adanya perbedaan
suhu.
- Konveksi paksa
Perpindahan kalor konveksi paksa terjadi ketika fluida yang mengalir
pada peroses perpindahan kalor mengalir dengan adanya alat bantu yang
memaksa fluida untuk mengalir. Alat bantu yang diperrgunakan dapat
berupa pompa, blower, kipas angin atau kompressor.
2.1.3. Refrijeran
Refrijeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus kompresi uap dari
mesin pendingin. Refrijeran berfungsi untuk menyerap kalor dari benda-benda
yang berada di dalam evaporator dan membuangnya ke lingkungan sekitar
kondenser.
a. Syarat-syarat refrijeran
Refrijeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi
uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :
- Tidak beracun.
- Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang yang dipakai pada
mesin pendingin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
- Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak
pelumas, udara dan sebagainya.
- Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
- Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar kalor yang diserap
evaporator sebesar-besarnya.
- Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi.
b. Jenis-jenis refrijeran
Refrijeran dibedakan menjadi dua jenis yaitu refrijeran primer dan
refrijeran sekunder.
- Refrijeran primer
Refrijeran primer adalah fluida kerja yang digunakan oleh mesin
pendingin, yang mengalami siklus kompresi uap. Refrijeran mengalami
proses penguapan di evaporator dan mengalami proses pengembunan di
kondenser.
- Refrijeran sekunder
Refrijeran sekunder adalah fluida yang didinginkan oleh evaporator pada
sistem refrijerasi.
2.1.4. Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap
Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
komponen utama seperti : kompresor, evaporator, kondenser, pipa kapiler atau
katup ekspansi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.3 Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap
a. Kompresor
Fungsi kompresor pada mesin pendingin adalah untuk menaikan
tekanan refrigeran dari tekanan rendah menjadi tekanan tinggi.
Jenis-jenis kompresor menurut prinsip kerjanya yang banyak
digunakan pada mesin pendingin siklus kompresi uap standar adalah
sebagai berikut :
- Kompresor jenis piston
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.4 Kompresor jenis piston
Kompresor jenis piston banyak digunakan pada kulkas, freezer dan
mesin pendingin lain yang memerlukan kapasitas pendinginan yang tidak
terlalu besar.
- Kompresor jenis rotary
Gambar 2.5 Kompresor jenis rotary
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Kompresor jenis rotary banyak digunakan pada mesin pengkondisian
udara jenis central, mesin pengkondisian udara rumah tangga dan mesin
pendingin lain yang memerlukan kapasitas pendinginan yang besar.
Jenis-jenis kompresor jika dilihat dari posisi motor penggeraknya,
dapat dibagi menjadi tiga jenis : kompresor hermetik, kompresor semi
hermetik dan kompresor open type
1. Kompresor hermetic
Kompresor hermetik adalah kompresor yang motor penggerak dan
kompresornya berada dalam suatu rumahan yang tertutup. Motor
penggerak langsung memutarkan poros dari kompresor sehingga putaran
motor penggerak sama dengan kompresor.
Keuntungan dari kompresor hermetik adalah :
- Bentuknya kecil, kompak dan harganya murah.
- Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.
- Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingannya
rendah.
Kerugian dari kompresor hermetik adalah :
- Kerusakan yang terjadi didalam kompresor susah dideteksi sebelum
rumah kompresor dibuka.
- Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.
2. Kompresor semi-hermetik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Kompresor semi adalah kompresor yang motor serta kompresornya
berada di dalam satu tempat atau rumahan, akan tetapi motor
penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor digerakan oleh motor
penggerak melalui sebuah poros penggerak.
3. Kompresor Open type
Kompresor open type adalah kompresor yang motor penggeraknya
terpisah dengan kompresor. Kompresor digerakan oleh motor penggerak
melalui hubungan sabuk. Kompresor ini umumnya digunakan pada mesin
pendingin dengan kapasitas besar.
Keuntungan kompresor open type :
- Jika terjadi kerusakan kita dapat dengan mudah melakukan penggantian
komponen.
- Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan lebih mudah.
- Putaran kompresor dapat diubah dengan cara mengubah diameter puli.
- Pada daerah yang belum tersedia listrik, kompresor dapat bekerja dengan
sumber tenaga lain seperti mesin diesel.
Kekurangan kompresor open type :
- Bentuknya besar dan berat.
- Berharga mahal.
b. Evaporator
Evaporator pada mesin pendingin merupakan tempat perubahan fase
refrigeran dari cairan menjadi gas (penguapan). Pada saat perubahan fase
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
ini diperlukan energi kalor, energi kalor diambil dari lingkungan
evaporator yaitu dari bagian dalam mesin pendingin.
Gambar 2.6 Evaporator mesin freezer
c. Kondenser
Kondenser pada mesin pendingin merupakan tempat perubahan fase
refrigeran dari gas menjadi cairan (pengembunan atau kondensasi). Pada
proses yang terjadi pada kondenser kondenser mengeluarkan kalor,kalor
yang dikeluarkan kondenser dibuang keluar dan diambil oleh udara
sekitar.
Gambar 2.7 Kondenser
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
d. Pipa Kapiler
Pipa kapiler pada mesin pendingin berfungsi untuk menurunkan
tekanan refrigeran. Pipa kapiler dipasang diantara kondenser dan
evaporator, pada sisi masuk dari pipa kapiler dipasangi filter. Ketika
refrijeran mengalir di dalam pipa kapiler refrigeran mengalami penurunan
tekanan karena ukuran penampang pipa yang lebih kecil dari pipa
sebelumnya. Diameter pipa kapiler yangumum digunakan pada mesin
pendingin adalah 0,0026 dan 0,0028 m.
Gambar 2.8 Pipa kapiler
e. Filter
Filter pada mesin pendingin berfungsi untuk menyaring kotoran dari
regfrigeran yang melewatinya sehingga kotoran tidak mengganggu kinerja
dari mesin pendingin. Filter juga berfungsi untuk menangkap uap air dari
refrijeran yang melewatinya. Jika tidak ada filter, kotoran dapat masuk ke
pipa kapiler yang berukuran lebih kecil dari pipa aliran refrijeran
sebelumnya dan bisa membuat aliran di dalam pipa kapiler menjadi buntu.
Demikian juga dengan uap air, karena suhu yang dingin dapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
menyebabkan air menjadi beku di dalam pipa yang menyebabkan aliran
refrijeran menjadi buntu.
Gambar 2.9 Filter
2.1.5. Komponen Pendukung Mesin Pendingin
Selain komponen utama, mesin pendingin juga memiliki beberapa komponen
pendukung lain yang berfungsi untuk membantu kerja dari mesin pendingin yaitu
: Thermostat, Overload Protector, Heater dan Fan.
a. Themostat
Themostat pada mesin pendingin berfungsi untuk mengatur suhu di
dalam mesin pendingin agar sesuai dengan suhu yang telah ditentukan.
Jika suhu pada mesin pendingin sesuai dengan suhu yang telah ditentukan,
maka themostat akan memutus aliran listrik ke kompresor dan jika suhu
pada mesin pendingin di atas dari suhu yang telah ditentukan, maka
themostat akan mengalirkan listrik ke kompresor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 2.10 Thermostat
b. Overload motor protector
Overload motor protector pada mesin pendingin merupakan pengaman
yang berfungsi untuk melindungi motor kompresor dari beban kerja yang
berlebihan. Ketika kompresor mengalami panas yang berlebihan maka
Overload motor protector akan memutus arus ke motor kompresor agar
kompresor tidak mengalami kerusakan.
Gambar 2.11Overload motor protector
c. Heater
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Heater pada mesin pendingin berfungsi untuk mencairkan bunga es
yang terdapat pada evaporator. Heater juga dapat mencegah bunga es pada
rak es dan rak penyimpanan lainnya di mesin pendingin.
Gambar 2.12 Heater
d. Fan
Fan pada mesin pendingin berfungsi untuk mensirkulasikan suhu
dingin dari evaporator ke seluruh bagian penyimpanan dari mesin
pendingin. Fan juga berfungsi mencegah terjadinya bunga es di
evaporator, tanpa fan maka suhu dingin akan terkumpul di evaporator saja
dan akan menghasilkan bunga es.
Gambar 2.13 Fan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
2.1.6. Siklus Kompresi Uap
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut pada diagram P-h dapat
digambarkan seperti pada gambar 2.14.
Gambar 2.14 Diagram P-h
Skema siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dapat digambarkan seperti
pada Gambar 2.15.
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Siklus kompresi uap pada gambar 2.14 dan 2.15 dapat dibagi menjadi
beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses kondensasi, proses
ekspansi dan evaporasi.
a. Proses kompresi
Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari gambar 2.14 dan 2.15.
Refrigeran dalam bentuk uap masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang
diberikan pada refrijeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan
sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur
lingkungan atau refrigeran mengalami fasa superheated.
b. Proses kondensasi
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2-3 dari gambar 2.14 dan 2.15.
Refrigeran dalam fasa superheated memasuki kondenser dan mengalami
pelepasan kalor pada tekanan konstan ke lingkungan yang menyebabkan
penurunan dari fasa superheated dan pengembunan refrijeran.
c. Proses ekspansi
Proses ekspansi terjadi pada tahap 3-4 dari gambar 2.14 dan 2.15.
Refrigeran dalam fasa cair mengalir menuju ke komponen ekspansi dan
mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari refrigeran
lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran
berubah menjadi cair jenuh.
d. Proses evaporasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-5 dari gambar 2.14 dan 2.15.
Refrigeran dalam fasa cair jenuh mengalir ke evaporator memiliki tekanan
dan temperatur rendah sehingga akan menerima kalor dari lingkungan
yang akan didinginkan sehingga fasa dari refrigeran akan berubah
seluruhnya menjadi uap jenuh yang akan masuk ke kompresor untuk di
sirkulasikan kembali.
2.1.7. Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin
Dengan bantuan diagram entalpi-tekanan, besaran yang penting dalam siklus
kompresi uap dapat diketahui. Kerja kompresi, energi kalor yang diserap
evaporator, energi kalor yang dilepas kondenser dan koefisien prestasi (COP).
a. Kerja kompresor (Wcomp)
Kerja kompresor persatuan massa refrijeran merupakan perubahan entalpi
pada titik 1-2 di Gambar 2.15, yang dapat dihitung dengan persamaan
(2.3)
Wcomp = h2 – h1 , kJ/kg (2.3)
b. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas oleh kondenser
Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas oleh kondenser
merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3 di Gambar 2.15, perubahan
entalpi tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.4).
Qkon = h3 – h2 , kJ/kg (2.4)
c. Energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Energi kalor persatuan massa yang diserap oleh evaporator merupakan
proses perubahan entalpi pada titik 4-1 di Gambar 2.15, perubahan entalpi
tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.5).
Qevap = h5 – h4 , kJ/kg (2.5)
d. Koefisien prestasi (COP)
Koefisien prestasi siklus kompresi uap standar adalah dampak refrijerasi
dibagi kerja kompresi, yang dapat dihitung dengan persamaan (2.6)
COPaktual = Qin/Win = (h1-h4) / (h2-h1) ( 2.6)
2.2. Tinjauan Pustaka
Witjahjo (2009) melakukan uji prestasi mesin pendingin dengan menggunakan
LPG (liquified petroleum gas) sebagai fluida kerja. Pada penelitian ini, LPG
digunakan sebagai pengganti refrigeran R-12 karena LPG dianggap mempunyai
sifat termodinamika yang mendekati sifat termodinamika R-12. Hasil dari
pengujian yang telah dilakukan memberikan indikasi bahwa LPG dapat digunakan
sebagai refrigeran pengganti R-12 terutama pada beban pendinginan sedang.
Anwar (2010) melakukan penelitian tentang efek beban pendinginan terhadap
performa sistem mesin pendingin. Penelitian ini membahas tentang efek beban
pendingin terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi,
koefisien prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode
eksperimental dengan variasi beban pendingin yang diperoleh dengan
menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 Watt didalam ruang
pendingin. Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa perfoma optimum pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 Watt dengan COP
sebesar 2,64. Sedangkan untuk waktu pendinginan diperolah paling lama oleh
beban paling tinggi (bola lampu 400 Watt).
Willis (2013) melakukan penelitian yang membandingkan prestasi kerja
refrigeran R22 dengan R134a pada mesin pendingin. Penelitian ini membahas
mengenai perbandingan antara refrigeran R22 da R134a untuk menentukan
refrigeran mana yang lebih baik digunakan, baik dari efek refrijerasi, koefisien
prestasi (COP) dan ramah lingkungan. Dari hasil penelitian yang dilakukan pada
kedua jenis refrigeran, diketahui bahwa karakteristik dari kedua refrigeran
berbeda yang berpengaruh pada perstasi kerjanya. R22 dari segi prestasi kerjanya
lebih baik dari R134a, Tetapi R22 tidak ramah lingkungan sebaliknya R134a lebih
ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
BAB III
PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Pembuatan Alat
3.1.1. Komponen Mesin Freezer
Komponen mesin freezer yang digunakan dalam penelitian ini adalah
kompresor, kondenser, evaporator, filter.
a. Kompresor
Spesifikasi kompresor yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut :
Gambar 3.1 Kompresor
Jenis kompresor : Hermetic Refrigeration
Seri kompresor : Model BES45H
Voltase : 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Arus : 0,88 A
Daya kompresor : 115 Watt
b. Kondenser
Spesifikasi kondenser yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut :
Gambar 3.2 Kondenser
Panjang pipa : 900 cm
Diameter pipa : 0,47 cm
Bahan pipa : Baja
Bahan sirip : Baja
Diameter sirip : 0,2 cm
jarak antar sirip : 0,45 cm
Jumlah sirip : 110
c. Pipa kapiler :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Gambar pipa kapiler :
Gambar 3.3 Pipa kapiler
Panjang pipa kapiler : 220 cm
Diameter pipa kapiler : 0,028 cm
Bahan pipa kapiler : Tembaga
d. Evaporator
Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Gambar 3.4 Evaporator
Bahan evaporator : Baja galvanis
3.1.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Freezer
a. Pemotong pipa
Fungsi pemotong pipa adalah untuk memotong pipa pada proses
pembuatan mesin pendingin.
Gambar 3.5 Pemotong pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
b. Pelebar pipa
Fungsi pelebar pipa adalah untuk memperbesar ujung dari pipa agar
mempermudah proses penyambungan dan pengelasan.
Gambar 3.6 Pelebar pipa
c. Tang
Fungsi tang adalah untuk menahan pipa pada saat proses pengelasan.
Gambar 3.7 Tang kombinasi
d. Pompa vakum
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Fungsi pompa vakum adalah untuk mengeluarkan udara dari dalam sistem
mesin pendingin agar diperoleh keadaan vakum didalam sistem mesin
pendingin.
Gambar 3.8 Pompa vakum
e. Manifold gauge
Fungsi manifold gauge adalah untuk mengukur tekanan refrijeran pada
saat pengisian maupun pada saat operasi.
Gambar 3.9 Manifold gauge
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
f. Alat las
Fungsi Alat las pada penelitian ini adalah untuk menyambung pipa-pipa
pada mesin pendingin.
Gambar 3.10 Alat las
Bahan las : Kuningan & Perak
3.1.3. Langkah - langkah Pembuatan Mesin Freezer
langkah – langkah pembuatan mesin pendingin adalah sebagai berikut :
a. Mempersiapkan komponen komponen mesin pendingin dan alat ukur
tekanan.
b. Mempersiapkan komponen pendukung pembuatan mesin pendingin.
c. Proses penyambungan komponen komponen mesin pendingin beserta
dengan alat ukur tekanan.
d. Proses pengisian metil
e. Proses pemvakuman mesin pendingin.
f. Proses pengisian refrigeran pada mesin pendingin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
g. Pemasangan alat ukur suhu/termokopel.
h. Proses uji coba
Gambar 3.11 Proses uji coba
3.2. Metodologi Penelitian
3.2.1. Benda Uji
Benda uji yang dipakai dalam penelitian ini merupakan mesin freezer siklus
kompresi uap hasil buatan sendiri dengan menggunakan komponen standar dari
mesin freezer yang tersedia di pasaran. Modifikasi yang dilakukan adalah
melilitkan pipa kapiler sepanjang 200cm ke pipa keluaran dari evaporator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 3.12 Benda uji
3.2.2. Beban Pendinginan
Beban pendinginan yang digunakan pada penelitian ini adalah air dengan volume
sebesar 0,5 liter. Kondisi awal air bersuhu 27⁰C (sama dengan suhu udara
lingkungan).
Gambar 3.13 Beban pendinginan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
3.2.3. Peralatan Pendukung
Alat yang digunakan untuk mendukung proses penelitian yaitu :
a. Termokopel
b. Gelas ukur
c. Air
d. Kabel roll
3.2.4. Cara Pengambilan Data
a. Data suhu dibaca langsung dari alat ukur yang dipakai. Posisi termokopel
ditempatkan pada posisi yang diinginkan.
Gambar 3.14 Posisi penempatan termokopel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Gambar 3.15 Proses pengambilan data temperatur
b. Data tekanan diperoleh dari alat ukur tekanan yang dipasang sebelum
masuk kompresor dan setelah keluaran evaporator.
Gambar 3.16 Proses pengambilan data tekanan
3.2.5. Cara Pengolahan data
a. Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai
nilai entalpi yang diperoleh dari grafik p-h diagram.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 3.17 Contoh penggunaan p-h diagram untuk mencari entalpi
b. Dari nilai nilai entalpi yang didapat kemudian dipergunakan untuk
menghitung besarnya energi persatuan massa yang dilepas kondenser,
energi persatuan massa yang diserap evaporator, kerja kompresor dan
COP mesin pendingin.
3.2.6. Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan didapatkan dari hasil penelitian yang didasarkan data-data hasil
penelitian dan dari pembahasan yang telah dilakukan dengan cermat, maka suatu
kesimpulan yang tepat akan didapatkan dengan mudah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
a. Nilai tekanan masuk dan keluar kompresor
Hasil penelitian untuk tekanan masuk dan keluar kompresor dapat dilihat
pada Tabel 4.1
Tabel 4.1 Tekanan masuk dan keluar kompresor
No Waktu
(Menit)
P1 P2
BAR
1 30 1,069 12,032
2 60 1,069 11,687
3 90 1,069 11,687
4 120 1,069 11,825
5 150 1,069 11,687
6 180 1,069 11,687
7 210 1,069 11,618
8 240 1,069 11,618
9 270 1,069 11,687
10 300 1,069 11,687
11 330 1,069 11,687
12 360 1,069 11,687
13 390 1,069 11,687
14 420 1,069 11,756
15 450 1,069 11,756
16 480 1,069 11,756
b. Nilai suhu masuk dan keluar kompresor
Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan keluar kompresor dapat dilihat
pada Tabel 4.2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Tabel 4.2 Suhu masuk dan keluar kompresor
No Waktu
(Menit)
T1 T2
⁰C
1 30 25 64,7
2 60 24 69
3 90 24,2 72,7
4 120 23,8 74,3
5 150 24 76,8
6 180 24,3 75
7 210 23,2 76,3
8 240 23,4 76
9 270 23,3 76,8
10 300 23,9 76,2
11 330 23,5 76,3
12 360 23,9 76,7
13 390 23,5 76,7
14 420 23,7 77,1
15 450 23,9 77,4
16 480 23,5 77,3
c. Nilai suhu masuk dan keluar kondenser
Hasil penelitian suhu masuk dan keluar kondenser terdapat pada tabel 4.3
Tabel 4.3 Suhu masuk dan keluar kondenser
No Waktu
(Menit)
T2 T3
⁰C
1 30 64,7 42,5
2 60 69 41,2
3 90 72,7 42,3
4 120 74,3 41,5
5 150 76,8 41,1
6 180 75 40,2
7 210 76,3 41
8 240 76 41,3
9 270 76,8 41,5
10 300 76,2 41,8
11 330 76,3 42,1
12 360 76,7 42,1
13 390 76,7 41,7
14 420 77,1 42
15 450 77,4 41,7
16 480 77,3 41,6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
d. Nilai suhu masuk dan keluar evaporator
Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan keluar evaporator dapat dilihat
pada tabel 4.4
Tabel 4.4 suhu masuk dan keluar evaporator
No Waktu
(Menit)
T4 T5
⁰C
1 30 -4 7
2 60 -6,2 4,4
3 90 -6,6 4,9
4 120 -8,2 5,1
5 150 -8,3 5
6 180 -8,8 3,6
7 210 -9 1,3
8 240 -9,2 0,8
9 270 -8,9 1,8
10 300 -8,8 1,5
11 330 -8,9 1,2
12 360 -8,9 1,6
13 390 -9 1,6
14 420 -8,9 1,6
15 450 -8,8 1,5
16 480 -8,9 1,7
e. Suhu kerja evaporator dan kondenser
Nilai suhu kerja evaporator dan kondenser dapat dilihat pada tabel 4.5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Tabel 4.5 Suhu evaporator dan kondenser
No Waktu (menit)
Tkond Tevap
(⁰C)
1 30 42,8 -19,6
2 60 42 -20,9
3 90 42,6 -21,4
4 120 42 -21,4
5 150 42,1 -21,9
6 180 41,9 -22,5
7 210 41,9 -22,6
8 240 41,6 -22,4
9 270 41,7 -22,1
10 300 42 -22,5
11 330 42,3 -22
12 360 42,4 -22,2
13 390 42 -22,1
14 420 42,5 -21,8
15 450 42,2 -21,7
16 480 42 -21,9
f. Nilai entalpi
Nilai entalpi pada tiap titik pengambilan data suhu dapat dilihat pada tabel
4.5
Tabel 4.5 Nilai entalpi
No Waktu
(Menit)
Entalpi (kJ/kg)
h1 h2 h3 h4 h5
1 30 425 445 258 258 409
2 60 424 448 258 258 407
3 90 425 456 258 258 408
4 120 424 457 259 259 408
5 150 424 458 259 259 408
6 180 424 455 257 257 406
7 210 423 457 258 258 404
8 240 423 457 259 259 403
9 270 423 458 259 259 405
10 300 424 458 258 258 404
11 330 423 458 259 259 404
12 360 423 458 259 259 404
13 390 425 458 259 259 404
14 420 424 458 259 259 404
15 450 424 458 259 259 404
16 480 424 458 258 259 404
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
4.2. Perhitungan
a. Kerja evaporator
Perhitungan kerja evaporator diperoleh dengan menggunakan persamaan
2.5 yaitu : Qevap = (h5 – h4) , kJ/kg
Tabel 4.6 jumlah energi persatuan massa refrijeran yang diserap
evaporator
No Waktu
(menit)
h5 h4 Qevap
(kJ/kg) kJ/kg
1 30 409 258 151
2 60 407 258 149
3 90 408 258 150
4 120 408 259 149
5 150 408 259 149
6 180 406 257 149
7 210 404 257 147
8 240 404 259 145
9 270 405 259 146
10 300 404 258 146
11 330 404 259 145
12 360 404 259 145
13 390 404 259 145
14 420 404 259 145
15 450 404 259 145
16 480 404 259 145
b. Kerja kompresor
Perhitungan nilai kerja dari kompresor diperoleh dari persamaan 2.3 yaitu
: Wcomp = (h2 – h1) , kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Tabel 4.7 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran
No Waktu
(menit)
h2 h1 Wkomp
(kJ/kg) kJ/kg
1 30 445 425 20
2 60 448 424 24
3 90 456 425 31
4 120 457 424 33
5 150 458 424 34
6 180 455 424 31
7 210 457 423 34
8 240 457 423 34
9 270 458 423 35
10 300 458 424 34
11 330 458 423 35
12 360 458 423 35
13 390 458 425 33
14 420 458 424 34
15 450 458 424 34
16 480 458 424 34
c. Kerja kondenser
Perhitungan nilai kerja kondenser diperoleh dari persamaan 2.4 yaitu :
Qkon = (h3 – h2) , kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Tabel 4.8 Jumlah energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas
kondenser
No Waktu
(menit)
h3 h2 Qkond
(kJ/kg) kJ/kg
1 30 258 445 -187
2 60 258 448 -190
3 90 258 456 -198
4 120 259 457 -198
5 150 259 458 -199
6 180 257 455 -198
7 210 258 457 -199
8 240 259 457 -198
9 270 259 458 -199
10 300 258 458 -200
11 330 259 458 -199
12 360 259 458 -199
13 390 259 458 -199
14 420 259 458 -199
15 450 259 458 -199
16 480 259 458 -199
d. Koefisien Prestasi (COP Aktual)
Perhitungan koefisien prestasi diperloh dengan menggunakan persamaan
2.6 yaitu :
COPaktual = Qin/Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Tabel 4.9 COP aktual
No Waktu
(menit)
Qevap Wkomp COP
kJ/kg
1 30 151 20 7,55
2 60 149 24 6,21
3 90 150 31 4,84
4 120 149 33 4,52
5 150 149 34 4,38
6 180 149 31 4,81
7 210 147 34 4,32
8 240 145 34 4,26
9 270 146 35 4,17
10 300 146 34 4,29
11 330 145 35 4,14
12 360 145 35 4,14
13 390 145 33 4,39
14 420 145 34 4,26
15 450 145 34 4,26
16 480 145 34 4,26
4.3. Pembahasan
Hasil penelitian untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa
refrijeran dari waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar
4.1 . Dari Gambar 4.1 , pada awal mula nampak bahwa energi kalor yang diserap
evaporator dengan berjalannya waktu mengalami penurunan sampai pada waktu
tertentu, nilai kalor yang diserap evaporator stabil. Pada penelitian ini nilai kalor
yang diserap evaporator mulai stabil pada waktu sekitar t = 330 menit, dengan
harga Qevap sebesar 145 kJ/kg. Kemungkinan proses penurunan Qevap pada awal
mula disebabkan oleh karena suhu evaporator memerlukan waktu untuk mencapai
suhu kerja rancangan evaporator, dan pada saat itu juga beban pendinginan
mengalami proses pendinginan secara bersamaan dengan suhu kerja evaporator.
Jika nilai Qevap dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Qevap = 0,00004t2
- 0,031t + 151,9 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480
menit).
Gambar 4.1 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa
refrijeran dari t = 30 menit sampai t = 480 menit
Hasil penelitian untuk kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari waktu t
= 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 4.2. Dari Gambar 4.2,
pada awal mula nampak bahwa kerja kompresor dengan berjalannya waktu
mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu, nilai kerja kompresor persatuan
massa refrijeran menjadi stabil. Pada penelitian ini kerja kompresor persatuan
massa refrijeran mulai stabil pada waktu sekitar t= 150 menit, dengan harga Wkomp
sebesar 34 kJ/kg. Jika nilai Wkomp dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan
dengan persamaan Wkomp = -0,000000003t4 + 0,000003t
3 - 0,001t
2 + 0,313t +
11,76 (berlaku untuk t =30 menit sampai t = 480 menit).
Qevap= (4*10^-5)t2 - 0,031t+ 151,9 R² = 0,882
144
145
146
147
148
149
150
151
152
20 70 120 170 220 270 320 370 420 470
Qev
ap,
kJ
/kg
Waktu t, Menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 30 menit
sampai t = 480 menit
Hasil penelitian untuk energi kalor yang dilepas kondenser persatuan massa
refrijeran dari waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar
4.3 . Dari Gambar 4.3 , pada awal mula nampak bahwa energi kalor persatuan
massa refrijeran dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada
waktu tertentu, nilai energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas
kondenser menjadi stabil. Pada penelitian ini nilai energi kalor persatuan massa
refrijeran yang dilepas kondenser mulai stabil pada waktu sekitar t = 330 menit,
dengan harga Qkond sebesar -199 kJ/kg. Jika nilai Qkond dinyatakan terhadap waktu
t dapat dinyatakan dengan persamaan Qkond= 0,0000000001t5 + 0,00000002
4 -
0,00001t3 + 0,003t
2 - 0,441t - 175,5 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480
menit).
Wkomp = -(3*10^-9)t4 + (3*10^-6)t3 - 0,001t2 + 0,313t + 11,76 R² = 0,924
0
5
10
15
20
25
30
35
40
20 70 120 170 220 270 320 370 420 470
Wk
om
p, k
J/k
g
Waktu t, Menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Gambar 4.3 Energi kalor yang dilepas kondenser persatuan massa
refrijeran dari t = 30 menit sampai t = 480 menit
Hasil penelitian untuk COP mesin freezer dari waktu t = 30 menit sampai t =
480 menit disajikan dalam Gambar 4.4. Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa nilai
COP mesin freezer seiring dengan berjalannya waktu semakin menurun sampai
pada waktu tertentu nilai COP mesin freezer menjadi stabil. Pada penelitian ini
nilai COP mesin freezer mulai stabil pada waktu t = 240 menit,dengan harga COP
sebesar 4,26. Jika nilai COP dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan
persamaan COPaktual = 0,0000000008t4 - 0,000001t
3 + 0,000t
2 - 0,078t + 9,460
(berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480 menit).
Qkond= (-1*10^-11)t5 + (2*10^-8)t4 - (1*10^-5)t3 + 0,003t2 - 0,441t - 175,5 R² = 0,932
-202
-200
-198
-196
-194
-192
-190
-188
-186
-184
-20 80 180 280 380 480Q
kon
d,
kJ
/kg
Waktu t, Menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 4.4 COP mesin freezer dari t = 30 menit sampai t = 480 menit
COPaktual = (8*10^-10)t4 - (1*10^-6)t3 + 0,000t2 - 0,078t + 9,460 R² = 0,952
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
-20 80 180 280 380 480
CO
Pak
tual
Waktu t, Menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
a. Mesin pendingin sudah berhasil dibuat dan bekerja dengan baik.
b. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran pada saat stabil sebesar 34
kJ/kg. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 30 menit
sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan Wkomp = -
0,000000003t4 + 0,000003t
3 - 0,001t
2 + 0,313t + 11,76 (berlaku untuk t
= 30 menit sampai t = 480 menit).
c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrijeran pada saat stabil
sebesar 145 kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap
evaporator dari t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan
dengan persamaan Qevap = 0,00004t2
- 0,031t + 151,9 76 (berlaku untuk t
= 30 menit sampai t = 480 menit).
d. Kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrijeran pada saat stabil
sebesar -199 kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas
kondenser dari t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan
persamaan Qkond= 0,0000000001t5 + 0,00000002
4 - 0,00001t
3 + 0,003t
2 -
0,441t - 175,5 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480 menit).
e. COP aktual mesin freezer pada saat stabil sebesar 4,26. COP mesin freezer
t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
COPaktual = 0,0000000008t4 - 0,000001t
3 + 0,000t
2 - 0,078t + 9,460
(berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480 menit).
5.2. Saran
a. Pembuatan mesin pendingin dapat dikembangkan untuk mesin mesin
pendingin yang lain yang mempunyai kapasitas berbeda.
b. Pembuatan mesin pendingin dapat dikembangkan untuk mesin mesin
pendingin dengan fungsi yang lain : ice maker, cold storage, water chiller,
dan lain-lain.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
DAFTAR PUSTAKA
Stoecker, WF, 1989, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara
Frank Kreith, 1984, perpindahan kalor
Witjahjo, 2009, Uji Prestasi Mesin Pendingin Menggunakan Refrijeran LPG
Anwar, 2010, Efek Beban Pendinginan Terhadap Performa Sistem Mesin
Pendingin
Willis, 2013, Prestasi Kerja Refrijeran R22 Dengan R134a
ASHRAE TRANSACTIONS, 1988, Vol 94 part 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
LAMPIRAN
P-h diagram menit ke 30
P-h diagram menit ke 60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
P-h diagram menit ke 90
P-h diagram menit ke 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
P-h diagram menit ke 150
P-h diagram menit ke 180
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
P-h diagram menit ke 210
P-h diagram menit ke 240
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
P-h diagram menit ke 270
P-h diagram menit ke 300
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
P-h diagram menit ke 330
P-h diagram menit ke 360
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
P-h diagram menit ke 390
P-h diagram menit ke 420
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
P-h diagram menit ke 450
P-h diagram menit ke 480
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI