BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.2 Siklus Kompresi Uap
2.1.2.4 Komponen-komponen Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler. Komponen tambahan mesin siklus kompresi uap terdiri dari kipas.
a. Kompresor
Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasikan refrigeran yang mengalir dalam unit mesin pendingin. Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran, kompresor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu :
1. Kompresor Open Unit (open type compresor)
Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari tenaga penggeraknya. Masing-masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Tenaga penggerak kompresor umumnya motor listrik. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol keluar, sebuah puli dari luar dipasang pada ujung poros
tersebut. Melalui belt puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya. Karena ujung poros engkol keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi perapat agar refrigeran tidak bocor keluar. Gambar 2.5 menunjukkan kompresor open type.
Gambar 2.5 Kompresor Open Type
(Sumber : https://mechanical-engg.com/gallery/image/2072-bitzer-open-type-reciprocating)
2. Kompresor Sentrifugal
Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah menjadi tekanan potensial. Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft rotor, dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk diubah menjadi tekanan yang bertambah.
3. Kompresor Scroll
Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll (pusaran). Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada orbit. Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll tersebut. Gambar 2.6 menunjukkan kompresor scroll.
Gambar 2.6 Kompresor Scroll
(Sumber : https://hvactutorial.wordpress.com/sectioned-components/compressors/copeland-scroll-compressors/) 4. Kompresor Skrup
Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan kompresor dari ujung yang lain. Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa sehingga uap mengalir kedalam. Nilai putaran terus berlanjut, refrigeran yang terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor. Pada putaran selanjutnya terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina, sehingga memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui saluran buang.
5. Kompresor Semi Hermatik
Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing- masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah. Untuk menggerakan kompresor poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung. Gambar 2.7 menunjukkan kompresor semi hermetik.
Gambar 2.7 Kompresor Semi Hermetik
(Sumber : http://image2.cccme.org.cn/i_supply/2011-03-05/20110305120000000741458.jpg)
6. Kompresor Hermetik
Pada dasarnya, kompresor hermetik hampir sama dengan semi-hermetik, perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah (baja) kompresor dengan stator motor penggeraknya. Pada kompresor hermetik dipergunakan sambungan las sehingga rapat udara. Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah terbuat dari besi tuang, bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat
dibuka. Sebaliknya dengan kompresor hermetik, rumah kompresor dibuat dari baja dengan pengerjaan las, sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat diperiksa tanpa memotong rumah kompresor. Gambar 2.8 menunjukkan kompresor hermetik.
Gambar 2.8 Kompresor Hermetik
(Sumber : https://komponensistemrefrigerasi.blogspot.com/2013/12/komponen-sistem-pendingin.html)
b. Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas refrigeran pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis kondensor yang banyak digunakan pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara.
Kondensor seperti ini memiliki bentuk yang sederhana dan tidak memerlukan perawatan khusus. Saat mesin pendingin bekerja, kondensor akan terasa hangat bila dipegang. Agar proses perubahan wujud yang diinginkan ini dapat terjadi, maka kalor atau panas yang ada dalam gas refrigeran yang bertekanan tinggi harus dibuang keluar dari sistem. Kondensor mempunyai fungsi melepaskan panas yang diserap refrigeran di evaporator dan kerja kompresor selama proses kompresi.
Dilihat dari sisi media yang digunakan kondensor dapat dibedakan 2 macam yaitu :
1. Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condensor)
Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai media pendingin. Air cooled condenser mempunyai dua tipe yaitu : (1) Natural Draught condenser (2) force Draught condenser.
a. Natural Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas atau konveksi alami. Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis. Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan aliran udara . Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu, show case, chest freezer maupun frezeer. Gambar 2.9 menunjukkan natural draught condenser.
Gambar 2.9 Natural Draught Condenser
(Sumber : http://parma-teknik.blogspot.com/2012/10/kondensor-kulkas.html) b. Force Draught Condenser
Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa. Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower. Jenis ini ditemui pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC. Gambar 2.10 menunjukkan force draught condenser.
Gambar 2.10 Force Draught Condenser
(Sumber : http://indonesian.refrigeration-condensingunit.com/supplier-231590-air-cooled-condenser)
2. Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condensor)
Water cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan air sebagai media pendinginnya. Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi menjadi dua jenis yaitu :
a. Wate Water System
Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor, diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi.
b. Recirculating Water System
Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower, untuk diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki. Selanjutnya air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor.
c. Evaporator
Evaporator merupakan tempat perubahan fase dari cair menjadi gas,atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan. Saat perubahan fase, diperlukan energi kalor. Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan evaporator. Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari pada temperatur sekelilingnya, sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran. Proses penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan tetap dan suhu tetap. Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap adalah jenis pipa dengan sirip, pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat di tunjukan pada gambar 2.11, gambar 2.12, dan gambar 2.13.
Gambar 2.11 Evaporator Pipa dengan Sirip (Sumber :
https://www.diytrade.com/china/pd/10857899/aluminum_fin_evaporator.html)
Gambar 2.12 Evaporator Jenis Pipa jari-jari Penguat (Sumber : https://encrypted-tbn0.gstatic.com)
Gambar 2.13 Evaporator Jenis Plat (Sumber :
http://servicekulkasjakarta-tirtaelektronik.blogspot.com/2014/07/memperbaiki-evaporator.html) d. Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah.
Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja kompresor pada waktu start, karena tekanan kondensor dan evaporator sama.
Gambar 2.14 menunjukkan pipa kapiler.
Gambar 2.14 Pipa Kapiler
e. Kipas
Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu. Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara. Udara yang dihembuskan oleh kipas akan mempercepat proses perpindahan kalor. Gambar 2.15 menunjukkan kipas.
Gambar 2.15 Kipas
(Sumber : https://tornadofan.co.id/products/tornado-industrial-floor-fan)) 2.1.3 Psychrometric Chart
Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu. Dengan Psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter udara secara cepat dan cukup presisi. Untuk mengetahui nilai dari properti-properti ( Tdb, Twb, W, RH, H, SpV ) bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut sudah diketahui.
2.1.3.1 Parameter-parameter Udara pada Psychrometric Chart
Parameter-parameter udara Psychrometric Chart meliputi : (a) Dry-bulb Temperature (Tdb), (b) Wet-bulb Temperature (Twb), (c) Dew-point Temperature (Tdp), (d) Specific Humidity (W),(e) Relative Humidity (% RH), (f) Enthalpy (H) dan (g) Volume Spesific (SpV). Contoh Psychrometric Chart disajikan pada Gambar (2.16)
Gambar 2.16 Psychrometric Chart
(Sumber : http://www.ref-wiki.com/img_article/163e.jpg) a. Dry-bulb Temperature (Tdb)
Dry-bulb Temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah (tidak diselimuti kain basah). Tdb diposisikan sebagai garis vertikal yang
berawal dari garis sumbu mendatar yang terdapat di bagian bawah psychrometric chart
b. Wet-bulb Temperature (Twb)
Wet-bulb Temperature adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi basah (diselimuti kain basah). Twb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart.
c. Dew-point Temperature (Tdp)
Dew-point Temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan terjadinya pengembunan ketika didinginkan/diturunkan suhunya dan menyebabkan adanya perubahan kandungan uap air di udara. Tdp ditandai sepanjang titik saturasi.
d. Specific Humidity (W)
Specific Humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam setiap kilogram udara kering (kg air/kg udara kering). Pada psychrometric chart W diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan psychrometric chart.
e. Relative Humidity (% RH)
Relative Humidity adalah perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1 kg udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1 kg udara kering dalam bentuk persentase.
f. Enthalpy (H)
Enthalpy adalah jumlah energi total yang terkandung dalam campuran udara dan uap air persatuan massa.
g. Volume Spesific (SpV)
Volume Spesific adalah volume dari udara campuran dengan satuan meter kubik persatuan kilogram udara kering.
2.1.3.2 Proses-proses yang Terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychrometric chart adalah sebagai berikut (a) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying), (b) proses pemanasan sensibel (sensible heating), (c) proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling), (d) proses pendinginan sensibel (sensible cooling), (e) proses humidifying, (f) proses dehumidifying, (g) proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying), (h) proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying). Proses-proses ini dapat dilihat seperti pada Gambar (2.17).
Gambar 2.17 Proses-proses yang Terjadi pada Udara dalam Psychrometric Chart (Sumber : https://sustainabilityworkshop.autodesk.com/psycrometric_porcess.jpg)
a. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying) adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembapan spesifik. Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya. Gambar 2.18 menyajikan proses cooling and dehumidifying pada psychrometric chart.
Gambar 2.18 Proses Cooling and Dehumidifying b. Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan (sensible heating) adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan. Namun kelembapan relatif mengalami penurunan. Gambar 2.9 menyajikan proses sensible heating pada psychrometric chart.
Gambar 2.19 Proses Sensible Heating
c. Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (cooling and humidifying) berfungsi menurunkan temperatur dan penaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun, kelembapan relatif dan kelembapan spesifik. Gambar 2.20 menyajikan proses cooling and humidifying pada psychrometric chart.
Gambar 2.20 Proses Cooling and Humidifying d. Proses Pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan (sensible cooling) adalah pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses ini, terjadi
penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik, namun terjadi peningkatan kelembapan relatif. Pada kelembapan spesifik dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Gambar 2.21 menyajikan proses sensible cooling pada psychrometric chart.
Gambar 2.21 Proses Sensible Cooling e. Proses humidifying
Proses humidifying merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penaikkan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik. Gambar 2.22 menyajikan proses humidifying pada psychrometric chart.
Gambar 2.22 Proses Humidifying
f. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik. Gambar 2.23 menyajikan proses dehumidifying pada psychrometric chart.
Gambar 2.23 Proses Dehumidifying
g. Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembapan relatif tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering.
Gambar 2.24 menyajikan proses heating and dehumidifying pada psychrometric chart.
Gambar 2.24 Proses Heating and Dehumidifying
h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembapan (heating and humidifying) Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, suhu bola basah, dan suhu bola kering. Gambar 2.25 menyajikan proses heating and humidifying pada psychrometric chart.
Gambar 2.25 Proses Heating and Humidifying
2.1.3.3 Proses-proses Udara yang terjadi pada Mesin Water Chiller pada Psychrometric Chart
Proses-proses yang terjadi pada sistem pengkondisian udara dengan water chiller dalam psychrometric chart adalah sebagai berikut :
a. Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling.
b. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying).
c. Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Pada Gambar 2.26, titik A adalah udara balik yang keluar dari ruangan, titik B adalah udara setelah masuk ke evaporator 2, titik C adalah udara yang keluar dari evaporator 2, titik D adalah udara dalam ruangan yang dikondisikan, titik E adalah suhu kerja evaporator 2 ( suhu penguapan refrigeran pada evaporator).
Gambar 2.26 Aliran Udara pada Sistem Pengkondisian Udara
Keterangan yang terdapat pada huruf merupakan suhu-suhu yang akan digunakan dalam pengambilan data penelitian, meliputi :
A : Udara balik. (Udara dari ruangan yang dikondisikan).
B : Udara di evaporator 2, saat mulai terjadinya proses pengembunan uap air.
C : Udara keluar dari evaporator 2.
D : Udara pada ruangan yang dikondisikan.
E : Suhu kerja evaporator 2. (Suhu refrigeran di evaporator 2).
D
C
A
Ruangan yang dikondisikan
E B
Gambar 2.27 Proses-proses Pengkondisian Udara pada Psychrometric Chart (Sumber : http://www.egc.com/useful_info_psych.php)
a. Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling (titik A-B)
Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering, temperatur pada bola basah, dan volume spesifik dari udara, namun terjadi juga peningkatan kelembapan relatif. Titik A merupakan titik awal dimana sebelum terjadinya proses sensible cooling, sedangkan titik B merupakan akhir proses sensible cooling atau merupakan titik awal sensible cooling dan dehumidifying diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukkan kelembapan relatif 100%.
A B C D E
b. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan atau cooling and dehumidifying (titik B-C)
Proses pada titik (B-C) merupakan proses cooling and dehumidifying dimana terjadi penurunan temperatur udara basah dan penurunan temperatur udara kering, penurunan nilai entalpi, penurunan volume spesifik, penurunan temperatur titik embun, dan penurunan kelembapan spesifik. Sedangkan kelembapan relative tetap pada nilai 100%
c. Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan atau heating and humidifying (titik C-A)
Pada proses heating and humidifying terjadi pemanasan udara yang disertai penambahan uap air, pada proses ini juga terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, temperatur pada bola basah dan temperatur pada bola kering. Kenaikkan kelembaban udara dapat terjadi karena beban pendingin yang berupa botol berisi air dalam keadaan terbuka. Botol air yang dalam keadaan terbuka memungkinkan terjadinya penguapan air dari dalam botol.
2.2 Tinjauan Pustaka
Alimansyah F, (2014) telah melakukan penelitian tentang kaji eksperimental karakteristik katup ekspansi termostatik dan pipa kapiler pada sistem pendingin water chiller. Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen.
Penelitian ini bertujuan (a) mengetahui besarnya nilai yang dihasilkan katup ekspansi termostatik atau Termostatic Expantion Valve (TXV) dan pipa kapiler. (b) mengetahui perbandingan karakteristik efek pendinginan yang dihasilkan ketika
water chiller beroperasi menggunakan TXV dan pipa kapiler. Penelitian ini memberikan hasil (a) katup ekspansi termostatik mempunyai nilai COP antara 3,86 hingga 4,01, sedangkan pipa kapiler mempunyai nilai COP antara 3,59 hingga 3,74.
(b) pada debit air sebesar 0,000109 m3/detik katup ekspansi termostatik mampu menghasilkan temperatur air keluaran (chilled water) evaporator sebesar 10°C, sedangkan pipa kapiler menghasilkan temperatur sebesar 12°C. Dan pada debit air sebesar 0,000578 m3/detik katup ekspansi termostatik mampu menghasilkan temperatur air keluaran (chilled water) evaporator sebesar 19°C, sedangkan pipa kapiler menghasilkan temperatur sebesar 23°C. Sehingga katup ekspansi termostatik ketika digunakan pada sistem pendingin water chiller mempunyai performansi dan efek pendinginan yang lebih baik dibandingkan dengan pipa kapiler.
I Made Rasta, (2007) telah melakukan penelitian tentang analisa pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap Number of Transfer Unit (NTU) dari sistem water chiller. Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh laju aliran volume chilled water terhadap NTU pada Fan Coil Unit (FCU) dari sistem water chiller. Penelitian ini memberikan hasil laju aliran volume air pendingin berpengaruh terhadap NTU dari sistem AC water chiller. Semakin besar laju aliran volume maka NTU juga mengalami peningkatan. NTU terbesar diperoleh untuk laju aliran volume air pendingin 12 ltr/mnt sebesar 2,01.
Agung Nugroho, (2012) telah melakukan penelitian tentang analisa sistem mesin pendingin water chiller yang menggunakan fluida kerja R12 dengan variasi
kecepatan putaran puli kompresor. Penelitian ini dilakukan dengan eksperimen.
Penelitian bertujuan untuk (a) mengetahui hubungan antara kecepatan putaran kompresor dengan COP (b) menganalisa performansi sistem water chiller.
Penelitian ini memberikan hasil (a) nilai COP semakin turun jika kecepatan putaran puli kompresor semakin besar (b) performansi sistem refrigerasi mengalami penurunan dengan naiknya putaran kompresor yang disebabkan oleh turunnya temperatur refrigeran pada saat keluar dari evaporator.
Iskandar R, (2010) telah melakukan penelitian tentang kaji eksperimental karakteristik pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik pada sistem pendingin water chiller. Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen. Penelitian bertujuan (a) untuk mengetahui karakteristik mesin pendingin water chiller (b) mengkaji seberapa jauh pengaruh penggunaan pipa kapiler dan katup ekspansi termostatik sebagai alat ekspansi pada sistem pendingin water chiller. Penelitian ini memberikan hasil (a) katup ekspansi termostatik mempunyai performansi yang lebih baik dibandingkan dengan pipa kapiler (b) penggunaan katup ekspansi memberikan COP dari water chiller antara 3,21-3,66, sedangkan penggunaan pipa kapiler memberikan COP dari water chiller antara 2,15-2,46 (c) perbedaan laju energi yang dihasilkan pada evaporator rata-rata berkisar 43 - 47 % untuk katup ekspansi terhadap pipa kapiler.
Iskandar Dzulkarnaen, (2018) telah melakukan penelitian tentang analisis efek refrigerasi (RE) dan daya kompresi pada air cooled chiller menggunakan refrigeran R404A. Penelitian ini dilakukan secara eksperimen. Penelitian bertujuan untuk mendapatkan data kinerja dari sistem pendingin udara. Penelitian ini
memberikan hasil (a) nilai perbandingan efek refrigeran (RE) dan daya teoritis (HP) refrigeran R404A pada debit air 1,5 gpm lebih baik jika dibandingkan dengan 1 gpm dan 2 gpm, dengan perbandingan 1,36% hingga 8,28% lebih tinggi untuk RE, dan 2,84% hingga 12,7% lebih rendah untuk HP (b) nilai RE dari R404A pada debit 1,5 gpm adalah 49% - 51% lebih rendah jika dibandingkan dengan R22 (c) nilai HP R404A lebih besar dua kali lipat dari HP yang dibangkitkan oleh R22.
Ali Nugroho, (2015) telah melakukan penelitian tentang analisa kerja refrigerasi water chiller pada gedung PT GMF AEROSIA. Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen. Penelitian bertujuan untuk (a) menganalisa kinerja water chiller (b) mengetahui COP, laju aliran refrigeran, kalor yang diserap evaporator dan kondensor, kerja yang dilakukan kompresor, daya yang dibutuhkan kompresor, dan laju aliran volume air cooling water. Penelitian memberikan hasil (a) kinerja water chiller dipengaruhi oleh: temperatur air keluar evaporator, dan temperatur air masuk kondensor (b) nilai COP sebesar 8,04, laju massa refrigeran sebesar 2,415 kg/s, kerja yang dilakukan kompresor sebesar 49,395 kW, laju aliran volume cooling tower sebesar 94,613 m3/jam, dan laju aliran volume make-up water sebesar 0,567 m3/jam (c) semakin rendah temperatur refrigeran di kondensor semakin bagus nilai COP yang dihasilkan.
Penelitian tentang pengaruh aliran udara melintasi kondensor terhadap karakteristik siklus kompresi uap pada mesin pendingin showcase telah dilakukan oleh Kusbandono, W dan Purwadi, PK (2016). Penelitian tentang karakteristik siklus kompresi uap yang dipergunakan selain pada mesin pendingin, juga telah dilakukan oleh Purwadi PK dan teman temannya. Untuk karakteristik siklus
kompresi uap pada mesin pengering pakaian telah dilakukan oleh Purwadi, PK dan Kusbandono W (2015, 2016), sedangkan untuk pengeringan handuk telah dilakukan oleh Wijaya, K dan Purwadi, PK.
40
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Objek Penelitian
Objek penelitian ini adalah water chiller yang dipergunakan pada sistem pengkondisisan udara, seperti tersaji pada Gambar 3.1. Water chiller bekerja dengan mempergunakan mesin siklus kompresi uap. Ukuran water chiller memiliki panjang 100 cm, lebar 60 cm dan tinggi 150 cm. Ukuran ruangan udara yang dikondisikan memiliki panjang 120 cm, lebar 70 cm, tinggi 130 cm. Refrigeran primer mempergunakan R-22 dan refrigeran sekunder mempergunakan air. Beban pendinginan berupa botol air ukuran 1,5 liter sebanyak 10 botol, dalam keadaan tutup botol terbuka.
Gambar 3.1 Skematik Mesin Water Chiller
a
Keterangan pada Gambar 3.1 : a. Kompresor
b. Kondensor c. Pipa Kapiler d. Evaporator 1 e. Pompa Air f. Evaporator 2
g. Refrigeran Primer (R-22) h. Refrigeran Sekunder (air) i1. Kipas Evaporator 2 (kipas 1) i2. Kipas Udara Balik (kipas 2) i3. Kipas Kondensor (kipas 3) i4. Kipas Kondensor (kipas 4)
3.2 Bahan, Alat, Komponen dan Perakitan Mesin Water chiller
Dalam penelitian water chiller diperlukan bahan, alat-alat bantu, dan komponen mesin.
3.2.1 Bahan
Adapun bahan yang diperlukan dalam proses perakitan water chiller antara lain: (a) kayu kaso, (b) triplek, (c) besi siku, (d) paku, (e) mur dan baut, (f) sekrup, (g) styrofoam, (h) lakban, (i) pipa PVC, (j) aluminium foil, (k) pipa tembaga, (i) bak air, (m) refrigeran sekunder (air), dan (n) refrigeran primer (R-22).
a. Kayu kaso
Kayu kaso digunakan untuk membuat rangka ruangan, ukuran kayu yang digunakan yaitu 4 cm x 4 cm. Gambar 3.2 menyajikan kayu kaso.
Gambar 3.2 Kayu Kaso b. Triplek
Triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan didinginkan oleh water chiller, tebal papan yang digunakan 8 mm.
Triplek digunakan untuk membuat ruangan yang akan didinginkan oleh water chiller, tebal papan yang digunakan 8 mm.