BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.10 Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan yang ditulis harus menjawab tujuan penelitian dan tidak berbeda dengan pembahasan yang telah dilakukan. Saran ditulis untuk memperbaiki jika penelitian dikembangkan dimasa mendatang.
66 BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pada mesin water chiller dengan siklus kompresi uap yang mengacu pada pengaruh variasi kecepatan putaran kipas udara balik terhadap karakteristik water chiller berdasarkan kecepatan putaran kipas 0 rpm, 1700 rpm, 1800 rpm meliputi: tekanan kerja kondensor (Pkond), tekanan kerja evaporator kemudian dilakukan perhitungan dan diperoleh hasilnya. Penelitian ini dilakukan selama 3 jam dengan 1 jam untuk memanaskan mesin dan 2 jam untuk pengambilan data, data diambil setiap 15 menit pada setiap variasi penelitian.
Untuk memperoleh seluruh data saya melakukan pengambilan data selama sembilan hari dengan tiga kali pengambilan data dalam satu hari.
Hasil rata - rata pengambilan data disajikan Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.3. Pada saat pengambilan data, volume air yang didinginkan oleh water chiller sebanyak 25 liter, sedangkan beban pendinginan ruang pengkondisian udara menggunakan beban berupa botol berisi air dengan jumlah 10 botol dengan kapasitas 1,5 liter. Kecepatan kipas kondensor sebesar 1300 rpm. Kecepatan kipas evaporator 2 sebesar 1360 rpm.
Tabel 4.1 Data Penelitian dengan Kecepatan Putar Kipas Udara Balik 0 rpm
Tabel 4.2 Data Penelitian dengan Kecepatan Putar Kipas Udara Balik 1700 rpm
Tabel 4.3 Data Penelitian dengan Kecepatan Putar Kipas Udara Balik 1800 rpm
Pevap Pkond TA TC TE
Menit Ampere V (MPa) (MPa) Tdb A (℃) Tdb C (℃) Tdb D (℃) Twb D (℃) Tdb E (℃)
0 1,91 220 0,31 2,17 24,70 12,40 24,70 19,50 8,90
15 1,92 220 0,31 2,18 23,50 11,37 23,50 18,90 7,87
30 1,90 220 0,31 2,21 22,67 9,80 22,67 18,47 6,33
45 1,88 220 0,31 2,19 21,83 8,70 21,83 18,00 5,07
60 1,90 220 0,31 2,19 21,17 7,70 21,17 17,60 4,27
75 1,91 220 0,31 2,18 20,77 7,27 20,77 17,40 3,67
90 1,93 220 0,31 2,19 20,17 6,70 20,17 16,97 3,23
105 1,96 220 0,31 2,17 19,97 6,40 19,97 16,53 3,17
120 1,98 220 0,31 2,15 19,60 6,30 19,60 16,17 2,97
rata-rata 1,92 220 0,31 2,18 21,60 8,51 21,60 17,73 5,05
Volt Tekanan Absolut
0 1,97 220 0,30 2,06 25,17 14,67 25,17 18,63 8,77
15 1,98 220 0,31 2,05 21,60 11,40 21,60 18,27 7,10
30 1,97 220 0,31 2,04 20,40 9,80 20,40 17,77 5,27
45 1,93 220 0,30 2,03 19,53 8,43 19,53 17,47 4,03
60 1,95 220 0,30 2,05 18,70 7,87 18,70 16,70 3,37
75 1,99 220 0,30 2,02 18,33 7,63 18,33 16,40 3,00
90 1,95 220 0,29 2,02 18,03 7,43 18,03 16,10 2,93
105 1,94 220 0,30 2,04 17,80 7,60 17,80 15,40 2,63
120 1,94 220 0,29 2,02 17,73 7,70 17,73 15,07 2,43
rata-rata 1,96 220 0,30 2,04 19,70 9,17 19,70 16,87 4,12
Waktu Arus Volt Tekanan Absolut
0 1,96 220 0,30 2,00 24,63 15,27 24,63 18,33 8,67
15 1,96 220 0,30 2,05 20,67 12,17 20,67 16,97 6,93
30 1,96 220 0,30 2,03 19,33 10,73 19,33 16,17 5,20
45 1,96 220 0,30 2,03 18,40 9,50 18,40 15,80 3,93
60 1,97 220 0,29 2,03 17,57 8,87 17,57 15,50 3,23
75 1,97 220 0,30 2,01 17,27 8,83 17,27 15,23 3,17
90 1,98 220 0,29 2,02 17,00 8,67 17,00 14,73 3,17
105 1,99 220 0,29 1,98 16,67 8,80 16,67 14,40 3,17
120 2,00 220 0,29 1,95 16,47 8,73 16,47 14,07 3,07
rata-rata 1,97 220 0,30 2,01 18,67 10,17 18,67 15,69 4,50
Waktu Arus Volt Tekanan Absolut
TD Udara Kecepatan Kipas 1800 rpm
Tabel 4.4 Data Kecepatan dan Laju Aliran Udara setiap Variasi
No. Kecepatan Putaran Kipas Kecepatan Aliran Udara Laju Aliran Udara
1. 0 rpm 1,9 m/s 0,0019 m3/s
2. 1700 rpm 2,1 m/s 0,0021 m3/s
3. 1800 rpm 2,3 m/s 0,0023 m3/s
4.2 Analisa Data
4.2.1 Analisis Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat dibuat setelah membuat diagram P-h berdasarkan data hasil penelitian. Diagram P-h digunakan untuk mencari besaran-besaran seperti tekanan (P), temperatur (T), dan entalpi (h) yang terjadi di dalam siklus kompresi uap. Data yang digunakan untuk melakukan penggambaran siklus kompresi uap pada diagram P-h adalah tekanan kerja evaporator Pevap dan tekanan kerja kondensor Pkond. Data-data yang diperoleh pada diagram P-h adalah temperatur kerja evaporator (Tevap), temperatur kerja kondensor (Tkond), h1, h2, h3, dan h4. Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai entalpi dapat dilihat dari diagram P-h R-22. Dari Tabel 4.3 dapat dilihat nilai tekanan Pevap dan Pkond pada variasi kecepatan putaran kipas 1800 rpm berturut-turut adalah 0,292 MPa dan 1,994 MPa, masih berupa tekanan pengukuran dan diubah ke dalam tekanan absolut. Tekanan absolut didapatkan dari tekanan pengukuran ditambah dengan 1 atm berturut-turut menjadi 0,30 MPa dan 2,01 MPa. Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) dengan Pevap 0,30 MPa dan Pkond 2,01 MPa diperoleh suhu kerja evaporator sebesar -14,6oC dan suhu kerja kondensor sebesar 51,5oC. Gambar 4.1 memperlihatkan bentuk dari siklus kompresi uap yang ada pada water chiller yang digambarkan pada diagram P-h R-22. Data-data yang diperoleh dipergunakan
untuk menghitung Win, Qout, Qin, COPaktual, COPideal, efisiensi dan laju aliran massa refrigeran. Dari Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) diketahui data-data : h1= 399,4 kJ/kg, h2 = 447,8 kJ/kg, h3 = 265,2 kJ/kg,dan h4 = 265,2 kJ/kg.
Gambar siklus kompresi uap pada diagram P-h yang disajikan pada Gambar 4.1, didasarkan pada tekanan kerja evaporator Pevap = 0,30 MPa dan tekanan kerja kondensor Pkond = 2,01 MPa. Siklus kompresi uap mengasumsikan proses pendinginan lanjut dan proses pemanasan lanjut tidak terjadi. Dengan menggunakan data Pevap dan Pkond yang sudah didapatkan dengan satuan MPa, lalu penulis mengkonversi kembali Pevap dan Pkond menjadi satuan bar. Hal ini dilakukan dengan alasan karena kesulitan dalam mencari diagram P-h dengan tekanan absolut satuan MPa untuk refrigeran R-22, penulis hanya mendapatkan diagram P-h tekanan absolut dengan satuan bar dengan refrigeran R-22. Sehingga pada diagram P-h yang disajikan pada Gambar 4.1 menggunakan tekanan absolut Pevap = 3 bar dan Pkond = 20,1 bar pada variasi kecepatan 1800 rpm. Hasil penelitian dapat tersaji pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6.
Tabel 4.5 Besaran Nilai Entalpi (h) Berdasarkan Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2)
No Variasi Penelitian h1 h2 h3 h4
(kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) 1 Kecepatan Putaran Kipas
0 rpm 399,8 450,0 270,5 270,5
2 Kecepatan Putaran Kipas
1700 rpm 399,6 447,8 266,2 266,2
3 Kecepatan Putaran Kipas
1800 rpm 399,4 447,8 265,2 265,2
Tabel 4.6 Besaran Nilai Temperatur Kerja Evaporator Tevap dan Temperatur Kerja Kondensor Tkond
No Variasi Penelitian Pevap Pkond Tevap Tkond
(MPa) (MPa) ℃ ℃
1 Kecepatan Putaran Kipas
0 rpm 0,31 2,18 -13,8 55,1
2 Kecepatan Putaran Kipas
1700 rpm 0,30 2,04 -14,6 52,1
3 Kecepatan Putaran Kipas
1800 rpm 0,30 2,01 -14,8 51,5
Gambar 4.1 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Kecepatan Putaran Kipas 1800 rpm
4.2.2 Perhitungan pada Diagram P-h
Dari diagram P-h yang tersaji pada Gambar 4.1 dan nilai entalpi dari
aliran massa refrigeran (ṁ) dari water chiller. Berikut ini adalah contoh perhitungan yang diambil dengan variasi kecepatan putaran kipas udara balik sebesar 1800 rpm yang dilakukan selama 2 jam:
a. Kerja Kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 4.1 dan Tabel 4.5 diketahui bahwa nilai h2= 447,8 kJ/kg dan nilai h1= 399,4 kJ/kg. Untuk mengetahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (2.1).
Win = h2 - h1
= 447,8 kJ/kg - 399,4 kJ/kg
= 48,4 kJ/kg
Hasil perhitungan nilai (Win) untuk kecepatan putaran kipas 0 rpm dan kecepatan putaran kipas 1700 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji pada Tabel 4.7.
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Win untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
No Variasi Penelitian h2 h1 Win
(kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) 1 Kecepatan Putaran Kipas 0 rpm 450,0 399,8 50,2 2 Kecepatan Putaran Kipas 1700 rpm 447,8 399,6 48,2 3 Kecepatan Putaran Kipas 1800 rpm 447,8 399,4 48,4
b. Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 4.1 dan Tabel 4.5 diketahui bahwa nilai h2= 447,8 kJ/kg dan nilai h3= 265,2 kJ/kg. Untuk mengetahui energi kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat menggunakan
Persamaan (2.2).
Qout = h2 - h3
= 447,8 kJ/kg - 265,2 kJ/kg
= 182,6 kJ/kg
Hasil perhitungan nilai Qout untuk kecepatan putaran kipas 0 rpm dan kecepatan putaran kipas 1700 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Nilai Qout untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
No Variasi Penelitian h2 h3 Qout
(kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) 1 Kecepatan Putaran Kipas 0 rpm 450,0 270,5 179,5 2 Kecepatan Putaran Kipas 1700 rpm 447,8 266,2 181,6 3 Kecepatan Putaran Kipas 1800 rpm 447,8 265,2 182,6
c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) Berdasarkan diagram P-h pada Gambar 4.1 dan Tabel 4.5 diketahui bahwa nilai h1= 399,4 kJ/kg dan nilai h4= 265,2 kJ/kg. Untuk mengetahui energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat menggunakan Persamaan (2.3).
Qin = h1 - h4
= 399,4 kJ/kg - 265,2 kJ/kg
= 134,2 kJ/kg
Hasil perhitungan nilai Qin untuk kecepatan putaran kipas 0 rpm dan kecepatan putaran kipas 1700 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Nilai Qin untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
d. Actual Coefficient of Performance (COPaktual)
Besarnya COPaktual pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4). hasilnya tersaji pada Tabel 4.10.
Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Nilai COPaktual untuk Variasi Putaran Kipas Udara e. Ideal Coefficient of Performance (COPideal)
Dari hasil perhitungan pada Tabel 4.6 telah diketahui nilai Pevap = 0,30 MPa, dan jika diinterpolasi maka mendapatkan hasil Tevap= -14,6oC. Sedangkan nilai Pkond = 2,01 MPa, dan jika diinterpolasi akan mendapatkan hasil Tkond= 51,5oC. Sebelum menghitung besarnya COPideal maka Tevap dan Tkond harus
dikonversi ke dalam Kelvin (K). Untuk mengkonversi ke dalam oC ke Kelvin bisa menggunakan Persamaan (4.1).
K = oC + 273 Pada Persamaan (4.1) :
K : Nilai suhu dalam satuan Kelvin C : Nilai suhu dalam satuan Celcius Tevap dihitung dengan Persamaan (4.1) :
Tevap = -14,6 oC
Tevap = (-14,6 + 273) K Tevap = 258,4 K
Tkond dihitung dengan Persamaan (4.1) : Tkond = 51,5 oC
Tkond = (51,5 + 273) K Tkond = 324,5 K
Jika dapat diketahui bahwa nilai Tevap= 258,4 K dan Tkond= 324,5 K
Besarnya COPideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.5) : hasilnya tersaji pada Tabel 4.11.
Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Nilai COPideal untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
No Variasi Penelitian Tevap Tkond
COPideal
(K) (K)
1 Kecepatan Putaran Kipas 0 rpm 259,2 328,1 3,7 2 Kecepatan Putaran Kipas 1700 rpm 258,4 325,1 3,8 3 Kecepatan Putaran Kipas 1800 rpm 258,4 324,5 3,9 f. Efisiensi mesin kompresi uap pada water chiller (η)
Pada perhitungan sebelumnya diperoleh nilai COPaktual= 2,7 dan COPideal= 3,9. Efisiensi mesin kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6).
Hasil perhitungannilai efisiensi (η) untuk variasi kecepatan putaran kipas 0 rpm dan kecepatan putaran kipas 1700 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji pada Tabel 4.12.
Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Efisiensi untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
No Variasi Penelitian COPaktual COPideal η
%
1 Kecepatan Putaran Kipas 0 rpm 2,5 3,7 68,5
2 Kecepatan Putaran Kipas 1700 rpm 2,6 3,8 71,4 3 Kecepatan Putaran Kipas 1800 rpm 2,7 3,9 70,8 g. Daya Kompresor Mesin (P)
Daya untuk kompresor pada mesin siklus kompresi uap pada water chiller dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.7) :
P = V x I = 220 x 1,97 = 433,4 Watt
h. Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Dari Tabel 4.3 dan Tabel 4.7 dapat diketahui bahwa nilai V= 220 Volt, I = 1,97 A, dan Win= 48,4 kJ/kg, maka laju aliran massa refrigeran dapat dihitung
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk kecepatan putaran kipas 0 rpm dan kecepatan kipas 1700 rpm dapat dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya tersaji pada Tabel 4.13.
Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
Psychrometric chart digunakan untuk menganalisa proses-proses udara yang terjadi pada water chiller saat mesin beroperasi. Dari data suhu yang didapat dari setiap penelitian digunakan untuk menggambarkan psychrometric chart.
Untuk mengolah data dan menggambarkannya pada psychrometric chart diperlukan beberapa data yang harus diambil dari penelitian. Data-data tersebut meliputi : kondisi udara balik diasumsikan sama dengan kondisi udara di dalam ruangan (TdbA), suhu pengembunan udara di evaporator 2 (TdbB), kondisi udara keluar dari evaporator 2 (TdbC), suhu udara kering (TdbD) dan suhu udara basah (TwbD) pada ruangan yang dikondisikan udaranya, suhu kerja pada evaporator 2 (TdbE). Contoh gambar sistem pengkondisian udara dengan water chiller pada psychrometric chart dengan menggunakan pada kecepatan kipas udara balik 1800 rpm dapat dilihat pada Gambar 4.2. Siklus udara yang terjadi pada sistem pengkondisian udara dengan mesin water chiller pada kecepatan kipas udara balik 0 rpm dan 1700 rpm dapat dilihat pada, Lampiran pada Gambar L.5 dan Gambar L.6.
Gambar 4.2 Siklus Udara pada Psychrometric Chart Variasi Kecepatan Putar Kipas 1800 rpm
Pada Gambar 4.2 bahwa titik A adalah kondisi udara balik yang diasumsikan sama dengan kondisi udara di dalam ruangan, titik B adalah suhu pengembunan udara di evaporator 2, titik C adalah kondisi udara keluar dari evaporator 2, titik D adalah kondisi udara pada ruangan yang dikondisikan, titik E adalah suhu kerja evaporator 2.
4.3 Pembahasan
Semua data yang telah didapatkan dari penelitian dan semua perhitungan yang telah dilakukan akan ditampilkan dalam bentuk diagram batang untuk memudahkan dalam memahami dan melakukan pembahasan terkait dengan hasil data penelitian. Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin water chiller yang telah dirancang dan dirakit dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik juga. Dari penelitian yang dilakukan diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (Pevap), dan tekanan kerja kondensor (Pkond) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h, tetapi kondisi alat sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari kerja mesin water chiller itu sendiri. Pada penelitian ini terdapat penurunan arus listrik yang bekerja pada kompresor, arus yang dihasilkan lebih kecil dari spesifikasi alat itu sendiri, hal tersebut dipengaruhi oleh kondisi kompresor dan kondensor yang sudah bekas dan lama dipakai sehingga efisiensi alatnya menurun, yang mengakibatkan kerja mesin juga menurun. Selain itu juga karena ukuran dari evaporator lebih kecil dari spesifikasi yang sudah ditentukan membuat kerja kompresor dan kondensor ikut menurun juga.
4.3.1 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Balik terhadap Kinerja Siklus Kompresi Uap.
Kecepatan putaran kipas udara balik memberikan pengaruh pada siklus kompresi uap. Pengaruh tersebut dapat dilihat pada hasil besarnya nilai energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin), energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout), kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), COPaktual, COPideal, efisiensi siklus kompresi uap (ƞ), daya kompresor, dan laju aliran massa refrigeran. Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi kecepatan putaran kipas udara balik yaitu 0 rpm, 1700 rpm, dan 1800 rpm. Dari ketiga variasi tersebut akan terlihat pengaruh kinerja mesin water chiller.
Menurut Gambar 4.3 dan Gambar 4.4, energi kalor yang paling banyak diserap oleh evaporator dan energi yang paling banyak dilepas kondensor adalah pada kecepatan 1800 rpm. Sedangkan energi kalor yang paling sedikit diserap evaporator dan energi kalor yang paling sedikit dilepas kondensor adalah pada kecepatan 0 rpm. Hal itu terjadi karena semakin cepat kecepatan putaran kipas udara balik maka akan mengakibatkan kerja pada evaporator 2 lebih berat, hal tersebut dapat terjadi karena banyaknya debit udara balik yang masuk menuju ke evaporator 2, selain itu juga laju aliran massa udara yang semakin besar dapat menyebabkan kenaikan suhu yang masuk ke evaporator 2. Sehingga membuat nilai Qin dan Qout semakin meningkat sehubungan dengan meningkatnya putaran kipas udara baliknya, karena kalor yang diserap dan dilepas oleh evaporator 2 semakin besar. Begitu juga jika putaran kipas udara baliknya semakin cepat
129,3
Kecepatan 0 rpm Kecepatan 1700 rpm Kecepatan 1800 rpm
179,5
Kecepatan 0 rpm Kecepatan 1700 rpm Kecepatan 1800 rpm banyaknya udara yang didinginkan juga semakin cepat masuk ke evaporator 2 yang mana mengakibatkan kerja dari evaporator 2 juga akan semakin berat.
Gambar 4.3 Energi Kalor yang Diserap Evaporator untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
Gambar 4.4 Energi Kalor yang Dilepas Kondensor untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
50,2 48,2 48,4
Kecepatan 0 rpm Kecepatan 1700 rpm Kecepatan 1800 rpm Gambar 4.5 Kerja Kompresor untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
Kerja kompresor untuk semua variasi dapat dilihat pada Gambar 4.5, kompresor bekerja pada tekanan yang berbeda. Pada kasus ini nilai kerja kompresor tertinggi pada variasi kecepatan putaran kipas 0 rpm yaitu sebesar 50,2 kJ/kg dan terendah pada variasi kecepatan kipas udara balik 1700 rpm sebesar 48,2 kJ/kg. Hal itu terjadi karena pengaruh tekanan kondensor (Pkond) yang tinggi maka kerja kompresor yang berlangsung pada mesin water chiller juga tinggi.
Tekanan kondensor pada variasi kecepatan putaran kipas 0 rpm sebesar 2,18 MPa, yang berarti bahwa jika tekanan kondensor tinggi maka kerja kompresor yang berlangsung pada mesin water chiller juga tinggi. Data tersebut mengalami kenaikan dan penurunan walaupun tidak terlalu signifikan bahkan bisa dianggap sama, hal tersebut dapat terjadi karena nilai ΔP dari kompresor dapat dianggap konstan, karena daya kompresor memiliki spesifikasi yang sama dan tidak berubah-ubah sehingga dapat dinyatakan nilai dari ΔP juga ikut sama.
Gambar 4.6 COPaktual untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
Gambar 4.7 COPideal untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
Nilai COPaktual dan COPideal tertinggi terjadi jika mesin bekerja pada variasi kecepatan 1800 rpm. Ada beberapa hal yang mempengaruhi nilai COPaktual dan
Kecepatan 0 rpm Kecepatan 1700 rpm Kecepatan 1800 rpm
3,7
Kecepatan 0 rpm Kecepatan 1700 rpm Kecepatan 1800 rpm
68,5
Kecepatan 0 rpm Kecepatan 1700 rpm Kecepatan 1800 rpm
COPideal diantaranya adalah entalpi dan suhu kerja mesin siklus kompresi uap termasuk suhu evaporasi dan suhu kondensasi. Pada penelitian ini variasi kecepatan 0 rpm menghasilkan COPaktual dan COPideal terkecil. COPaktual adalah COP yang sebenarnya dilakukan oleh mesin siklus kompresi uap, dimana energi kalor yang diserap oleh evaporator dibandingkan dengan nilai kerja yang dilakukan oleh kompresor. Jadi nilai COPaktual sangat dipengaruhi oleh kondisi mesin siklus kompresi uap dan juga entalpi yang diperoleh melalui perhitungan Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2). COPideal adalah COP yang dipengaruhi suhu evaporasi dan suhu kondensasi, maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh tegantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor.
Gambar 4.8 Efisiensi Mesin Water Chiller untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
Pada Gambar 4.8 menunjukkan efisiensi kerja siklus kompresi uap pada semua variasi yang dilakukan dalam penelitian, dapat dilihat bahwa efisiensi
0,0084
Kecepatan 0 rpm Kecepatan 1700 rpm Kecepatan 1800 rpm
mesin water chiller tertinggi pada variasi kecepatan putaran kipas 1700 rpm dan efisiensi mesin terendah pada variasi kecepatan putaran kipas 0 rpm. Hal itu terjadi karena beban udara balik jika terlalu kecil maka efisiensi juga kecil dikarenakan perpindahan kalor yang terjadi kurang tersirkulasi secara baik, begitu juga jika terlalu besar maka efisiensi juga kurang optimal karena perpindahan kalor yang terjadi terlalu cepat tersirkulasi sehingga berpengaruh terhadap efisiensi kerja mesin itu sendiri. Dari data yang didapatkan bisa disimpulkan bahwa nilai tinggi rendahnya efisiensi mesin yang bekerja dipengaruhi oleh kondisi mesin, kecepatan putaran kipas udara balik dan tidak berdasarkan hasil COPaktual dan COPideal.
Gambar 4.9 Laju Aliran Massa Refrigeran untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
Dari Gambar 4.9 dapat diketahui nilai dari laju aliran massa refrigeran untuk tiga variasi. Laju aliran massa refrigeran tertinggi dihasilkan pada variasi kecepatan kipas udara balik 1800 rpm dengan nilai laju aliran massa refrigeran
sebesar 0,0090 kg/s. Kemudian diikuti pada variasi kecepatan kipas udara balik 1700 rpm dengan nilai laju aliran massa refrigeran sebesar 0,0089 kg/s dan terendah dihasilkan pada variasi kecepatan kipas udara balik 0 rpm dengan nilai laju aliran massa refrigeran sebesar 0,0084 kg/s. Dari Gambar 4.9 dapat dilihat bahwa semakin cepat putaran kipas udara balik nilai laju aliran massa refrigeran semakin naik. Besarnya laju aliran massa refrigeran dipengaruhi oleh kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang dipergunakan oleh kompresor. Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor (Win) maka laju aliran massa refrigeran akan semakin kecil, sedangkan jika arus listrik (I) yang digunakan oleh kompresor semakin tinggi maka laju aliran massa refrigeran akan semakin besar, dapat disimpulkan bahwa kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor berbanding terbalik terhadap laju aliran massa refrigeran.
86 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, kesimpulan dari penelitian ini adalah :
a. Mesin water chiller untuk pengkondisian udara berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik sesuai fungsinya.
b. Berdasarkan penelitian yang dilakukan pada mesin water chiller, maka dapat diketahui karakteristiknya sebagai berikut :
1. Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) paling tinggi yaitu 50,2 kJ/kg pada kecepatan putaran kipas udara balik 0 rpm.
2. Besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) paling tinggi yaitu 182,6 kJ/kg pada kecepatan putaran kipas udara balik 1800 rpm.
3. Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) paling tinggi yaitu 134,2 kJ/kg pada kecepatan putaran kipas udara balik 1800 rpm.
4. Besarnya COPideal yang dicapai paling tinggi yaitu 3,9 terjadi pada kecepatan putaran kipas balik segar 1800 rpm.
5. Besarnya COPaktual yang dicapai paling tinggi yaitu 2,7 terjadi pada kecepatan putaran kipas udara balik 1800 rpm.
6. Nilai efisiensi mesin water chiller paling tinggi yaitu 71,4 % terjadi pada kecepatan putaran kipas udara balik 1700 rpm.
7. Nilai laju aliran massa refrigeran pada mesin water chiller paling tinggi yaitu 0,0090 kg/s terjadi pada kecepatan kipas udara balik 1800 rpm.
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian dan pembahasan, berikut adalah beberapa saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan guna mengembangkan dan meningkatkan hasil penelitian mesin water chiller :
a. Sebaiknya penelitian water chiller mengisolasi seluruh pipa-pipa fluida baik pipa udara balik maupun pipa refrigeran dan juga ruangan yang dikondisikan harus dipastikan benar-benar rapat agar udara dingin yang berada pada sistem water chiller diminimalisir terbuang ke lingkungan sekitar.
b. Untuk melihat kerja dari COP mesin itu sendiri bisa menggunakan lebih dari satu ruangan yang dikondisikan atau multiple-room, hal tersebut dapat menjadi bahan pertimbangan untuk adik tingkat atau peneliti lain.
c. Jika ingin menambah beban pada ruangan water chiller maka dapat ditambahkan lampu untuk beban pengkondisian udara.
d. Jika ingin mempercepat pendinginan air pada mesin water chiller dapat menggunakan kompresor yang lebih besar dan untuk komponen lain menyesuaikan besarnya kompresor.
e. Untuk menunjang kinerja mesin siklus kompresi uap agar lebih maksimal, dapat menggunakan komponen mesin yang masih baru.
88
DAFTAR PUSTAKA
Iman, Rahmat Mainil dan Afdhal Kurniawan Mainil, (2011). Bengkulu : Simulasi pemanfaatan panas buang chiller untuk kebutuhan air panas di perhotelan.
Jurnal ilmiah Teknik Mesin Vol.8, No.2.
Kusbandono, W dan Purwadi, PK, (2016), Pengaruh Adanya Kipas yang Mengalirkan Udara Melintasi Kondensor terhadap COP dan Efisiensi Mesin Pendingin Showcase, Prosiding Seminar Nasional ReTII ke-11 2016, https://journal.itny.ac.id/index.php/ReTII/article/view/472
Muchammad, (2006). Pengujian dan analisa pressure drop sistem water chiller menggunakan refrigeran R-22 dan HCR-22. ROTASI Vol.8, No.3.
Nugroho, Ali (2015). Jakarta : Analisa kinerja refrigerasi water chiller pada PT GMF Aeroasia. Jurnal Teknik Mesin Vol.4, No.1.
Purwadi, PK dan Kusbandono W, (2016), Pengaruh Kipas Terhadap Waktu Dan Laju Pengeringan Mesin Pengering Pakaian, Jurnal Teknologi Industri : Teknoin, Vol 22, No 7 (2016), https://journal.uii.ac.id/jurnal-teknoin/article/view/8086
Rasta, I Made (2007). Bali : Pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap NTU pada FCU AC jenis Water Chiller. Jurnal Teknik Mesin Vol.9, No.2.
R, Iskandar, (2010). Kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller. Jurnal Teknik Mesin Vol.1, No.33.
Tabel Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) di Sumber : https://www.allchemi.com (diakses 14 februari 2020).