BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.3 Pembahasan
4.3.1 Pengaruh Kecepatan Putaran Kipas Udara Balik
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).
LAMPIRAN
Gambar L.1 Mesin Water Chiller Tampak Depan
Gambar L.2 Mesin Water Chiller Tampak Samping
Gambar L.3 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Kecepatan Putaran Kipas 0 rpm
Gambar L.4 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h R-22 untuk Kecepatan Putaran Kipas 1700 rpm
Gambar L.5 Siklus Udara pada Psychrometric Chart Variasi Kecepatan Putaran Kipas 0 rpm
Gambar L.6 Siklus Udara pada Psychrometric Chart Variasi Kecepatan Putaran Kipas 1700 rpm
Tabel L.1 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) Saturation Properties-Temperature Table
(Sumber : https://www.allchemi.com)
Tabel L.2 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) Saturation Properties-Temperature Table
(Sumber : https://www.allchemi.com)
Tabel L.3 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) Superheated Vapor-Constant Pressure Table
(Sumber : https://www.allchemi.com)
Tabel L.4 Thermodynamic Properties of R-22 Refrigerant (CHCIF2) Superheated Vapor-Constant Pressure Table
(Sumber : https://www.allchemi.com)
a. Perhitungan Laju Aliran Massa Udara (ṁ) Penampang (A) untuk Variasi Putaran Kipas Udara Balik
No. Variasi Kecepatan Kipas Udara Balik