HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Percobaan
Data hasil percobaan pada AC ruangan dengan penggerak mula motor bakar disajikan pada Tabel 4.1 untuk tekanan evaporator P1= 22 psig, sebagai titik bawah pada penelitian ini dan Tabel 4.2 untuk tekanan evaporator P1= 28 psig, sebagai titik atas pada penelitian ini.
Tabel 4.1 Hasil pengukuran untuk tekanan evaporator P1= 22 psig
No
Rata-rata 9,2 41,8 22 220 17,4 33 1700
Tabel 4.2 Hasil pengukuran untuk tekanan kerja evaporator P1= 28 psig
Rata-rata 11,4 42,8 28 230 18,2 33 1700
Keterangan :
- Ta : Suhu refrigeran saat keluar evaporator (°C) - Tb :Suhu refrigeran saat keluar kondensor (°C) - P1 : Tekanan refrigeran saat masuk kompresor (psig) - P2 : Tekanan refrigeran saat keluar kompresor (psig) - Truangan : Suhu udara di dalam ruangan (°C)
- Tlingkungan : Suhu udara lingkungan (°C)
- rpm : Kecepatan putar pada kompresor (rpm) 4.2 Perhitungan dan pengolahan data
Dari data pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 dapat digambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h dengan bantuan aplikasi CoolPack sehingga dapat diketahui nilai entalpinya secara tepat disetiap titik-titiknya.
Pada penelitian dengan tekanan 22 psig diperoleh hasil tekanan absolut sebagai berikut :
P1= Ppengukuran+ Pudara luar
= 22 psig + 14,7psi
= 36,7 psia x 0,0689 bar/psia
= 2,52 bar
P2 = Ppengukuran+ Pudara luar
= 220 psig + 14,7 psi
= 234,7psia x 0,0689 bar/psia
= 16,17 bar
Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a dari Tabel 4.1 menggunakan aplikasi CoolPack
Dari Gambar 4.1 dapat diperoleh :
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang dihasilkan oleh AC ruangan bertenaga motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2- h1
= 450,19 kJ/kg - 409,05 kJ/kg
= 41,14 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 41,14 kJ/kg b. Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada AC ruangan bertenaga motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2– h3
= 450,19 kJ/kg – 259,10 kJ/kg
= 191,09 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 191,09 kJ/kg c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada AC ruangan bertenaga motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.3) : Qin = h1– h4
= 409,05 kJ/kg - 259,10 kJ/kg
= 149,95 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar149,95 kJ/kg d. COPactual
COPactual dipergunakan untuk menyatakan performance (unjuk kerja) dari
mesin AC ruangan bertenaga motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) :
COPactual = (h1– h4) / (h2- h1)
= (409,05 kJ/kg - 259,10 kJ/kg) / (450,19 kJ/kg - 409,05 kJ/kg)
= 3,64
Maka COPactualAC ruangan bertenaga motor bakar sebesar 3,64 e. COPideal
Untuk menghitung performance ideal dari mesin AC ruangan bertenaga motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COPideal =
= , ,
( , , ) ( , , )
= 4,31
Maka COPidealAC ruangan bertenaga motor bakar sebesar 4,31 f. Efisiensi (ƞ)
Untuk mendapatkan efisiensi AC ruangan bertenaga motor bakar dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) :
Ƞ = (COPactualx 100%) / COPideal
= (3,64 x 100%) / 4,31
= 84,45%
Maka efisiensi AC ruangan bertenaga motor bakar sebesar 84,45%
Pada penelitian dengan tekanan 28 psig diperoleh hasil tekanan absolut sebagai berikut :
P1= Ppengukuran+ Pudara luar
= 28 psig + 14,7 psi
= 42,7 psia x 0,0689 bar/psia
= 2,94 bar
P2= Ppengukuran+ Pudara luar
= 230 psig + 14,7 psi
= 244,7 psia x 0,0689 bar/psia
= 16,85 bar
Gambar 4.2 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a dari Tabel 4.3 menggunakan aplikasi CoolPack
Dari Gambar 4.2 dapat diperoleh : Te= 0,1°C
Tc= 60°C
h1= 406,40 kJ/kg h2= 443,55 kJ/kg h3= 260,76 kJ/kg h4= 260,76 kJ/kg
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diihasilkan oleh AC ruangan bertenaga motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2- h1
= 443,55 kJ/kg - 406,40 kJ/kg
= 37,15 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 37,15 kJ/kg b. Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada AC ruangan bertenaga motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2– h3
= 443,55 kJ/kg – 260,76 kJ/kg
= 182,79 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 182,79 kJ/kg c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada AC ruangan bertenaga motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.3) : Qin = h1– h4
= 406,40 kJ/kg - 260,76 kJ/kg
= 145,64 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 145,64 kJ/kg d. COPactual
COPactual dipergunakan untuk menyatakan performance (unjuk kerja) dari
mesin AC ruangan bertenaga motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) :
COPactual = (h1– h4) / (h2- h1)
= (406,40 kJ/kg - 260,76 kJ/kg) / (443,55 kJ/kg - 406,40 kJ/kg)
= 3,9
Maka COPactualAC ruangan bertenaga motor bakar sebesar 3,9 e. COPideal
Untuk menghitung performance ideal dari mesin AC ruangan bertenaga motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COPideal =
= , ,
( , , ) ( , , )
= 4,56
Maka COPidealAC ruangan bertenaga motor bakar sebesar 4,56 f. Efisiensi (ƞ)
Untuk mendapatkan efisiensi AC ruangan bertenaga motor bakar dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) :
Ƞ = (COPactualx 100%) / COPideal
= (3,9x 100%) / 4,56
= 85,53%
Maka efisiensi AC ruangan bertenaga motor bakar sebesar 85,53 % 4.3 Hasil perhitungan
Hasil perhitungan secara keseluruhan dari variasi tekanan refrigeran 22 psig dan 28 psig, pada AC ruangan bertenaga motor bakar disajikan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Hasil perhitungan karakterisik AC ruangan bertenaga motor bakar Tekanan Kerja Evaporator
22 psig 28 psig
Win 41,14 kJ/kg 37,15 kJ/kg
Qout 191,09 kJ/kg 182,79 kJ/kg
Qin 149,95 kJ/kg 145,64 kJ/kg
COPactual 3,64 3,90
COPideal 4,31 4,56
Ƞ 84,45% 85,53%
Truangan 17,4°C 18,2 °C
4.3 Pembahasan
Pembahasan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
Tabel 4.4 Perbandingan kerja kompresor persatuan massa refrigeran
Variasi Win
Tekanan refrigeran 22 psig 41,14 kJ/kg
Tekanan refrigeran 28 psig 37,15 kJ/kg
Pada Tabel 4.4 memperlihatkan bahwa kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dengan tekanan refrigeran 22 psig sebesar 41,14 kJ/kg sedangkan pada tekanan 28 psig sebesar 37,15 kJ/kg. Dengan jangka waktu yang sama yaitu 35 menit dan kecepatan putar dari motor bakar yang sama, pada tekanan refrigeran 22 psig lebih besar daripada tekanan refrigeran 28 psig. Hal ini dikarenakan usaha dari kompresor untuk mengalirkan refrigeran dengan tekanan yang rendah membutuhkan kerja yang lebih besar dibandingkan dengan tekanan refrigeran yang tinggi. Dengan
demikian dapat diketahui bahwa semakin rendah tekanan refrigeran maka semakin tinggi energi yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor.
Tabel 4.5 Perbandingan kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
Variasi Qout
Tekanan refrigeran 22 psig 191,09 kJ/kg
Tekanan refrigeran 28 psig 182,79 kJ/kg
Pada Tabel 4.5 untuk kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout) pada tekanan refrigeran 22 psig sebesar 191,09 kJ/kg sedangkan pada tekanan 28 psig sebesar 182,79 kJ/kg. Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout) pada tekanan refrigeran 22 psig lebih besar dari pada tekanan refrigeran 28 psig. Hal ini dikarenakan pengaruh proses sebelumnya yaitu kerja kompresor tehadap refrigeran. Dengan demikian dapat diketahui kerja dari kompresor mempengaruhi kalor yang dilepas kondensor dimana kerja kompresor yang semakin besar maka kalor yang dilepas kondensor juga akan semakin besar.
Tabel 4.6 Perbandingan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
Variasi Qin
Tekanan refrigeran 22 psig 149,95 kJ/kg
Tekanan refrigeran 28 psig 145,64 kJ/kg
Pada Tabel 4.6 untuk kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada AC ruangan bertenaga motor bakar dengan tekanan refrigeran 22 psig mendapat hasil 149,95 kJ/kg, sedangkan pada tekanan 28 psig mendapat hasil
145,64 kJ/kg. Hal ini dapat diketahui bahwa kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin)pada tekanan refrigeran 22 psig lebih besar daripada tekanan refrigeran 28 psig. Proses kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator terjadi setelah proses penurunan tekanan pada katup ekspansi. Kerja dari katup ekspansi untuk menurunkan tekanan akan mempengaruhi hasil dari kalor yang diserap evaporator. Nilai Qin akan semakin rendah juga seiring dengan beban pendinginan yang diakibatkan oleh naiknya suhu lingkungan.
Tabel 4.7 Perbandingan performance (unjuk kerja)
Variasi COPactual
Tekanan refrigeran 22 psig 3,64
Tekanan refrigeran 28 psig 3,90
Pada Tabel 4.7 COPactualdipergunakan untuk menyatakan performance (unjuk kerja) dari mesin AC ruangan bertenaga motor bakar dengan tekanan 22 psig mendapat hasil 3,64 dan pada tekanan 28 psig mendapat hasil 3,9. COP ini merupakan COP yang sebenarnya dilakukan oleh mesin sehingga energi yang diserap di evaporator dibandingkan dengan konsumsi energi yang dibutuhkan kompresor.
Dengan tekanan refrigeran yang semakin tinggi maka akan semakin tinggi pula COPactualyang dihasilkan.
Tabel 4.8 Perbandingan performance ideal
Variasi COPideal
Tekanan refrigeran 22 psig 4,31
Tekanan refrigeran 28 psig 4,56
Pada Tabel 4.8 untuk performance ideal dari mesin AC ruangan bertenaga motor bakar (COPideal) dengan tekanan refrigeran 22 psig memperoleh hasil 4,31 dan pada tekanan refrigeran 28 psig memperoleh hasil 4,56. Perubahan kerja kompresor yang diikuti COPactual mengakibatkan perubahan nilai pada COPideal. Koefisien prestasi maksimum yang dapat dicapai mesin siklus kompresi uap dari AC yang bekerja dengan kondisi kerja yang sama memperlihatkan bahwa tekanan refrigeran yang semakin tinggi maka hasilnya juga akan semakin tinggi.
Tabel 4.9 Perbandingan efisiensi
Variasi Ƞ
Tekanan refrigeran 22 psig 84,45%
Tekanan refrigeran 28 psig 85,53%
Untuk Tabel 4.9 merupakan hasil efisiensi AC ruangan bertenaga motor bakar (ƞ) pada tekanan refrigeran 22 psig menghasilkan efisiensi sebesar 84,45% dan pada tekanan refrigeran 28 psig menghasilkan efisiensi sebesar 85,53%. Efisiensi didapat dari hasil koefisien prestasi aktual mesin siklus kompresi uap berbanding dengan koefisien prestasi maksimum mesin siklus kompresi uap. Dari perhitungan sebelumnya yaitu perhitungan COPactual dan COPideal memberikan hasil yang lebih besar pada tekanan refrigeran 28 psig dibanding dengan tekanan refrigeran 22 psig.
Hal ini sesuai dengan hasil yang didapat dalam perhitungan efisiensi yaitu pada tekanan refrigeran 22 psig lebih rendah efisiensinya dibandingkan tekanan refrigeran 28 psig dengan kecepatan putar motor bakar yang sama.
Gambar 4.3 Perbandingan waktu dengan suhu pada ruangan dan lingkungan pada tekanan refrigeran 22 psig
Gambar 4.4 Perbandingan waktu dengan suhu pada ruangan dan lingkungan pada tekanan refrigeran 28 psig
Dari Gambar 4.3 dan Gambar 4.4 dapat diketahui kondisi-kondisi udara yang dihasilkan dengan AC ruangan menggunakan sumber energi motor bakar. Pada tekanan kerja evaporator 22 psig mendapatkan suhu di dalam ruangan yang lebih
0
rendah dibandingkan pada tekanan kerja evaporator 28 psig. Pada tekanan kerja evaporator 28 psig suhu ruangan mencapai suhu stabil pada 18,2°C sedangkan pada tekanan kerja evaporator 22 psig suhu ruangan mencapai suhu stabil pada 17,4°C.
Suhu tersebut diperoleh pada pengukuran ruangan tanpa beban pendinginan. Dalam mencapai suhu tersebut, mesin AC ruangan dengan sumber energi motor bakar membutuhkan waktu 3 menit. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa semakin tinggi tekanan kerja evaporator maka semakin tinggi pula suhu udara di dalam ruangan yang dihasilkan.
71