BAB 4 HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.3 Pembahasan
Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa water chiller dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik. Dari penelitian yang dilakukan, diperoleh data berupa tekanan kerja evaporator (P1), tekanan kerja kondensor (P2) yang kemudian digunakan untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h. Hasil yang didapat dari Thermodynamic Properties of Freon – 22 berupa nilai entalpi yang dapat dilihat pada Tabel 4.5 untuk tiga variasi penelitian. Dari entalpi yang didapat maka diperoleh nilai kerja kompresor (Win), energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor (Qout), energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin), koefisien prestasi / Actual Coefficient of Performance (COPaktual), koefisien prestasi / Ideal Coefficient of Performance (COPideal), efisiensi mesin kompresi uap pada water chiller (η), laju aliran refrigeran (ṁ) dari water chiller. Untuk mempermudah melihat perbandingan dari nilai-nilai perhitungan setiap variasi, dapat dilihat pada Gambar 4.3 s.d. Gambar 4.9
Gambar 4.3 Perbandingan nilai Win untuk variasi panjang pipa kapiler 47,70
Pipa kapiler 130 cm Pipa kapiler 150 cm Pipa kapiler 180 cm
Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa terjadi kenaikkan kerja kompresor (Win) akibat pengaruh dari panjang pipa kapiler. Besarnya nilai Win tertinggi pada panjang pipa kapiler 180 cm dengan nilai Win sebesar 48,2 kJ/kg. Kemudian diikuti pada panjang pipa kapiler 150 cm dengan nilai sebesar 47,95 kJ/kg. Nilai Win terendah didapat pada panjang pipa kapiler 130 cm dengan nilai Win sebesar 47,7 kJ/kg. Pada Gambar 4.3 terlihat terjadi perubahan nilai Win dari setiap panjang pipa kapiler, namun perubahan nilai Win tidak signifikan. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin panjang pipa kapiler tidak terlalu mempengaruhi daya kerja kompresor.
Gambar 4.4 Perbandingan nilai Qin untuk variasi panjang pipa kapiler
Dari Gambar 4.4 dapat diketahui besarnya energi kalor yang diserap oleh evaporator (Qin) untuk ketiga variasi panjang pipa kapiler. Nilai Qin tertinggi didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm dengan nilai Qin sebesar 136,6 kJ/kg.
Kemudian diikuti pada panjang pipa kapiler 150 cm dengan nilai sebesar 135,29
132,40
Pipa kapiler 130 cm Pipa kapiler 150 cm Pipa kapiler 180 cm
kJ/kg. Nilai Qin terendah didapat pada panjang pipa kapiler 130 cm dengan nilai sebesar 132,4 kJ/kg. Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa nilai Qin dipengaruhi oleh panjang pipa kapiler, semakin panjang pipa kapiler maka nilai Qin yang didapat semakin besar. Besarnya nilai Qin dipengaruhi oleh perubahan suhu kerja pada evaporator, semakin panjang pipa kapiler penurunan tekanan kerja evaporator semakin rendah, sehingga suhu kerja evaporator semakin rendah.
Dengan suhu kerja evaporator yang rendah perbedaan suhu kerja evaporator dengan suhu air (refrigeran sekunder) yang didinginkan evaporator semakin besar, sehingga nilai Qin semakin besar.
Gambar 4.5 Perbandingan nilai Qout untuk variasi panjang pipa kapiler
Dari Gambar 4.5 dapat diketahui besarnya energi kalor persatuan massa
Pipa kapiler 130 cm Pipa kapiler 150 cm Pipa kapiler 180 cm
cm dengan nilai Qout sebesar 183,24 kJ/kg. Nilai Qout terendah didapat dari variasi pada panjang pipa kapiler 130 cm dengan nilai Qout sebesar 180,1 kJ/kg. Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa nilai Qout pada setiap variasi mengalami pertambahan, hal ini disebabkan karena dengan semakin panjang pipa kapiler, tekanan kerja evaporator turun. Tekanan kerja evaporator yang turun menyebabkan suhu kerja evaporator turut mengalami penurunan. Turunnya suhu kerja evaporator menyebabkan kalor yang diserap (Qin) semakin besar. Dengan mengingat Qout = Win+Qin, maka jika Win dan Qin mengalami peningkatan maka Qout turut mengalami peningkatan.
Gambar 4.6 Perbandingan nilai COPaktual untuk variasi panjang pipa kapiler
Dari Gambar 4.6 dapat diketahui nilai COPaktual untuk ketiga variasi panjang pipa kapiler. Nilai COPaktual tertinggi didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm dengan nilai COPaktual sebesar 2,83. Kemudian diikuti pada panjang pipa kapiler 150 cm dengan nilai COPaktual sebesar 2,82. Nilai COPaktual terendah
Pipa kapiler 130 cm Pipa kapiler 150 cm Pipa kapiler 180 cm
didapat pada panjang pipa kapiler 130 cm dengan nilai COPaktual sebesar 2,77.
Besarnya nilai COPaktual dipengaruhi oleh perubahan kalor yang diserap evaporator (Qin) dan kerja kompresor (Win), namun pada Gambar 4.6 perubahan nilai COPaktual dari setiap panjang pipa kapiler tidak signifikan.
Gambar 4.7 Perbandingan nilai COPideal untuk variasi panjang pipa kapiler
Dari Gambar 4.7 dapat diketahui nilai dari COPideal untuk ketiga variasi panjang pipa kapiler. Tertinggi didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm dengan nilai COPideal sebesar 4,01. Kemudian diikuti pada panjang pipa kapiler 150 cm dengan nilai COPideal sebesar 3,92. Nilai COPideal terendah didapat pada panjang pipa kapiler 130 cm dengan nilai COPideal sebesar 3,89. COPideal adalah COP yang dipengaruhi oleh suhu evaporasi dan suhu kondensasi, maka besar kecilnya COPideal yang diperoleh tergantung dari suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor. Pada Gambar 4.7 dapat terlihat bahwa perubahan nilai COPideal pada setiap panjang pipa kapiler tidak signifikan.
3,90
Pipa kapiler 130 cm Pipa kapiler 150 cm Pipa kapiler 180 cm
Gambar 4.8 Perbandingan nilai η untuk variasi panjang pipa kapiler
Dari Gambar 4.8 dapat diketahui nilai efisiensi (η) untuk ketiga variasi panjang pipa kapiler. Nilai efisiensi tertinggi didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm dengan nilai η sebesar 73,35 %. Kemudian diikuti pada panjang pipa kapiler 150 cm dengan nilai η sebesar 71,89 %. Nilai efisiensi terendah didapat pada panjang pipa kapiler 130 cm dengan nilai η sebesar 71,25 %, hal ini dipengaruhi oleh besarnya COPactual dan COPideal.
Gambar 4.9 Perbandingan nilai ṁ untuk variasi panjang pipa kapiler 71,25
Pipa kapiler 130 cm Pipa kapiler 150 cm Pipa kapiler 180 cm
0,00898 0,00899
Pipa kapiler 130 cm Pipa kapiler 150 cm Pipa kapiler 180 cm
Dari Gambar 4.9 dapat diketahui perbandingan nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk ketiga variasi panjang pipa kapiler. Laju aliran massa refrigeran tertinggi didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm dengan nilai laju aliran massa refrigeran sebesar 0,00912 kg/s. Kemudian diikuti pada panjang pipa kapiler 150 cm dengan nilai laju aliran massa refrigeran sebesar 0,00899 kg/s.
Nilai laju aliran massa terendah didapat pada panjang pipa kapiler 130 cm dengan nilai laju aliran massa refrigeran sebesar 0,00898 kg/s. Dapat dilihat pada Gambar 4.9 nilai laju aliran massa refrigeran terjadi peningkatan namun tidak signifikan.
Besarnya nilai laju aliran massa refrigeran dipengaruhi oleh daya kerja kompresor (Win) dan arus listrik (I) yang dipergunakan kompresor. Semakin besar kerja yang dilakukan kompresor maka arus listrik yang dibutuhkan kompresor semakin besar maka nilai laju aliran massa yang diperoleh sebanding dengan besarnya nilai daya kerja kompresor dan arus listrik.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian water chiller diperoleh beberapa kesimpulan, sebagai berikut :
a. Water chiller yang telah dirancang dan dirakit dapat bekerja dengan baik.
Water chiller bekerja dengan daya ¾ PK.
b. Karakteristik yang dimiliki mesin siklus kompresi uap yang dipergunakan di dalam water chiller sebagai berikut :
1. Nilai Win tertinggi yang dicapai oleh mesin siklus kompresi uap pada water chiller sebesar 48,20 kJ/kg yang didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm.
2. Nilai Qin tertingi yang dicapai oleh mesin siklus kompresi uap pada water chiller sebesar 136,60 kJ/kg yang didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm.
3. Nilai Qout tertingi yang dicapai oleh mesin siklus kompresi uap pada water chiller sebesar 184,80 kJ/kg yang didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm.
4. Nilai COPaktual tertingi yang dicapai oleh mesin siklus kompresi uap pada water chiller sebesar 2,83 yang didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm.
5. Nilai COPideal tertingi yang dicapai oleh mesin siklus kompresi uap
pada water chiller sebesar 4,01 yang didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm.
6. Nilai efisiensi (η) tertingi yang dicapai oleh mesin siklus kompresi uap pada water chiller sebesar 73,35 % yang didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm.
7. Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) tertingi yang dicapai oleh mesin siklus kompresi uap pada water chiller sebesar 0,00912 kg/s yang didapat pada panjang pipa kapiler 180 cm.
Semakin panjang pipa kapiler yang digunakan maka nilai karakteristik mesin siklus kompresi uap yang didapat akan semakin meningkat namun tidak signifikan.
5.2 Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada water chiller dengan menggunakan mesin siklus kompresi uap, penulis menyampaikan beberapa saran untuk dijadikan referensi penelitian selanjutnya, antara lain :
a. Pada penelitian selanjutnya, penulis menyarankan agar ruangan yang dikondisikan udaranya sebaiknya diisolasi dengan rapat sehingga udara didalam ruangan tidak ada yang keluar, hal ini bertujuan agar suhu yang dicapai dapat maksimal.
b. Pada saat melakukan pengambilan data water chiller pastikan memeriksa alat ukur terlebih dahulu, agar pada saat melakukan pengambilan dapat berjalan dengan lancar.
c. Pengambilan data sebaiknya dilakukan pada saat waktu dan cuaca yang sama untuk menghindari perbedaan suhu udara luar yang terlalu signifikan.
d. Pada saat penelitian sebaiknya menggunakan komponen siklus kompresi uap dalam kondisi yang baik, agar mesin dapat bekerja secara optimal.
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, Khairil, dkk. (2010). Efek Temperatur Pipa Kapiler Terhadap Kinerja Mesin Pendingin. Journal Mekanikal, Vol 1 No. 1 Januari 2010 : 30-39.
Iskandar, R. (2010). Kaji Eksperimental Karakteristik Pipa Kapiler dan Katup Ekspansi Termostatik Pada Sistem Pendingin Water Chiller. Teknika, Vol 1 No 33 April 2010.
Muchammad. (2006). Pengujian Performance dan Analisa Pressure Drop Sistem Water Chiller Menggunakan Refrigeran R-22 dan HCR-22. Rotasi, Volume 8 No 3 Juli 2006.
Nugroho, Agung. (2012). Analisa Sistem Mesin Pendingin Water Chiller Yang menggunakan Fluida Kerja R-12 Dengan Variasi Puli Kompresor. Teknik, Vol 8 No 1 Semptember 2012 : 24-30.
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.
LAMPIRAN
A. Gambar Mesin Water Chiller
Gambar L.1 Water Chiller Tampak Depan
Gambar L.2 Water Chiller Tampak Samping
B. Gambar diagram P-h panjang pipa kapiler 130 dan 150 cm
Gambar L.3 Diagram P-h pada variasi panjang pipa kapiler 130 cm
Gambar L.4 Diagram P-h pada variasi panjang pipa kapiler 150 cm
C. Gambar Psychrometric Chart panjang pipa kapiler 130 dan 150 cm
Gambar L.5 Psychrometric Chart pada variasi panjang pipa kapiler 130 cm
Gambar L.6 Psychrometric Chart pada variasi panjang pipa kapiler 150 cm
D. Tabel Thermodynamic Properties of Freon – 22 Refrigerant