HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.2 Perhitungan dan Pengolahan Data
Dari data tekanan dan suhu yang didapat dan dengan menggambarkan pada diagram P-h dapat ditentukan besarnya entalpi (h). Dalam perhitungan ini data pengukuran tekanan (P1 dan P2) ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut,
kemudian satuannya dikonversi kesatuan MPa ( 1 psi = 0,0069 MPa) dan suhu T1
dan T3 terdapat dari rata-rata pada tabel.
Daya memperhatikan data pada Tabel 4.1 untuk kecepatan 1800 rpm, dapat diperoleh.
P1 : 14,838 psig + 14,7 psi = (29,538 x 0,0069 MPa) = 0,2037 MPa
P2 : 176,486 psig + 14,7 psi = (191,186 x 0,0069 MPa) = 1,3182 MPa
T1 : 23,995 ℃
T3 : 42,331 ℃
Dari Gambar 4.1 dari Tabel sifat-sifat R134a dapat diperoleh :
Te : -9,6 ℃ (suhu kerja evaporator)
Tc : 49,97 ℃ (suhu kerja kondensor)
h1 : 422,016 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk kompresor)
h2 : 470 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar kompresor)
h3 : 258,6 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk katub ekspansi)
Ga mbar 4.1 S ikl us kom pre si uap pa d a dia g ra m P -h R 134a diambil ra ta -r ata pa da T abe l 4.1
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant pada mesin siklus kompresi uap mobil dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
=470 kJ/kg - 422,016 kJ/kg
= 47,984 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigerant sebesar 47,984 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa persatuan refrigerant yang dilepas kondensor (Qout) Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor pada mesin siklus kompresi uap dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2 - h3
= 470 kJ/kg - 258,6 kJ/kg
= 211,4 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 211,4 kJ/kg
c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator mesin siklus kompresi uap mobil dapat menggunakan Persamaan (2.4) :
Qin = h1 – h4
= 422,016 kJ/kg - 258,6 kJ/kg
= 163,416 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator sebesar 163,416
d. COP ideal
COP ideal dari siklus kompresi uap dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6): COP ideal = Te Tc-Te = 263,55 323,12-263,55 = 4,424
Maka COP ideal mesin siklus kompresi uap dari mesin AC mobil sebesar 4,424
e. COP aktual
COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COP aktual = Qin / Win
= 163,416 / 47,984
= 3,406
Maka COP aktual sebesar 3,406
f. Efisiensi (դ )
Untuk mendapatkan efisiensi mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :
դ = (COP aktual / COP ideal) x 100% = (3,406 / 4,424) x 100%
= 76,977 %
Maka efisiensi AC mobil sebesar 76,977%
Dengan memperhatikan data pada Tabel 4.2 untuk kecepatan 1900 rpm, dapat diperoleh.
P1 : 13,216 psig + 14,7 psi = (27,916 x 0,0069 MPa) = 0,1925 MPa
P2 : 162,059 psig + 14,7 psi = (176,759 x 0,0069 MPa) = 1,2187 MPa
T1 : 20,202 ℃
T3 : 36, 140 ℃
Dari Gambar 4.2 dapat diperoleh :
Te : -11,04 ℃ (suhu kerja evaporator)
Tc : 46,88 ℃ (suhu kerja kondensor)
h1 : 418,88 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk kompresor)
h2 : 468 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar kompresor)
h3 : 250,81 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk katub ekspansi)
Ga mbar 4.2 S ikl us kom pre si uap pa d a dia g ra m P -h R 134a diambil ra ta -r ata pada T abel 4.2
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant yang dihasilkan mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
=468 kJ/kg - 418,88 kJ/kg
= 49,12 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigerant sebesar 49,12 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa persatuan refrigerant yang dilepas kondensor (Qout) Untuk mendapatkan besarnya kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor pada mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2 - h3
= 468 kJ/kg – 250,81 kJ/kg
= 217,19 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 217,19
kJ/kg
c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator pada mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan Persamaan (2.4) :
Qin = h1 – h4
= 418,88 kJ/kg – 250,81 kJ/kg
= 168,07 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 168,07
kJ/kg
d. COP ideal
COP ideal menghitung performance ideal mesin siklus kompresi uap pada AC mobil menggunakan Persamaan (2.6) :
COP ideal = Te
Tc-Te = 262,11
320,03-262,11
= 4,525
Maka COP ideal AC mobil sebesar 4,525
e. COP aktual
COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja dari mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COP aktual = Qin / Win
= 168,07 / 49,12
= 3,422
f. Efisiensi (դ )
Untuk mendapatkan efisiensi dari mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :
դ = (COP aktual / COP ideal) x 100% = (3,422/ 4,525) x 100%
= 75,610 %
Maka efisiensi AC mobil sebesar 75,610%
Dengan memperhatikan Tabel 4.3 untuk kecepatan 1900 rpm, dapat diperoleh.
P1 : 12,776 psig + 14,7 psi = 27,476 x 0,0069 = 0,1894 MPa
P2 : 173,469 psig + 14,7 psi = 188,169 x 0,0069 = 1,2974 MPa
T1 : 22,980 ℃
T3 : 37,910 ℃
Dari Gambar 4.3 dapat diperoleh :
Te : -11,49 ℃ (suhu kerja evaporator)
Tc : 49,34 ℃ (suhu kerja kondensor)
h1 : 421,32 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk kompresor)
h2 : 475 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar kompresor)
h3 : 253,48 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk katub ekspansi)
Ga mbar 4.3 S ikl us kom pre si uap pa d a dia g ra m P -h R 134a diambil ra ta -r ata pa da T abe l 4.3
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant yang dihasilkan mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
=475 kJ/kg - 421,32 kJ/kg
= 53,68 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigerant sebesar 53,68 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa persatuan refrigerant yang dilepas kondensor (Qout) Untuk mendapatkan besarnya kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor pada mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2 - h3
= 475 kJ/kg – 253,48 kJ/kg
= 221,52 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 221,52
c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator dari mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan Persamaan (2.4) :
Qin = h1 – h4
= 421,32 kJ/kg – 253,48 kJ/kg
= 167,84 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator sebesar 168,84
kJ/kg
d. COP ideal
COP ideal menghitung performance ideal dari mesin siklus kompresi uap pada AC mobil menggunakan Persamaan (2.6) :
COP ideal = Te
Tc-Te = 261,66
322,49-261,66
= 4,301
Maka COP ideal AC mobil sebesar 4,301
e. COP aktual
COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja dari mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COP aktual = Qin / Win
= 167,84 / 53,68
= 3,127
Maka COP aktual sebesar 3,127
f. Efisiensi (դ )
Untuk mendapatkan efisiensi mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :
դ = (COP aktual / COP ideal) x 100% = (3,127/ 4,301) x 100%
= 72,688 %
Maka efisiensi AC mobil sebesar 72,688 % 4.3 Pembahasan
Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin AC mobil dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik. Hasil penelitian ini dapat memberikan keuntungan karena ada proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut, maka dapat menaikkan nilai COP dan efisiensi mesin AC mobil. Begitu juga dengan kondisi refrigerant pada saat masuk kompresor sudah benar benar berubah fase menjadi gas, sehingga proses kompresi dapat bejalan ideal dan tidak merusak kompresor. Refigerant ketika masuk katup ekspansi juga dalam keadaan cair sehingga tidak merusak katup ekpansi saat berjalannya siklus kompresi uap. Dari hasil perhitungan yang dilakukan dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut maka data yang diambil terdapat perbandingan tiap variasi.
Tabel 4.4 Perbandingan nilai Win tiap variasi
No Variasi Penelitian Win (kJ/kg)
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 47,984
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 49,12
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 53,68
Gambar 4.4 Win untuk berbagai variasi
Dari Tabel 4.4 memperlihatkan perbandingan Win tiap variasi. Kerja kompresor berubah terhadap perubahan kecepatan poros kompresor. Semakin cepat putaran poros kompresor kerja kompresor semakin besar, artinya energi yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor semakin besar. Bahan bakar yang digunakan untuk mengoperasikan AC mobil, semakin banyak atau semakin boros.
47.984 49.12 53.68 W in k J/k g
putaran poros kompresor
1800 rpm 1900 rpm 2000 rpm
4.5 Tabel Perbandingan nilai Qin tiap variasi
No Variasi Qin (kJ/kg)
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 163,416
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 168,07
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 167,84
Gambar 4.5 Qin untuk berbagai variasi
Dari Tabel 4.5 memperlihatkan besarnya perbandingan Qin tiap variasi. Nilai rata-rata Qin yang terendah terjadi pada kecepatan poros kompresor 1800 rpm. Sedangkan nilai tertinggi pada kecepatan poros kompresor 1900 rpm. Ketika kecepatan poros kompresor dinaikan nilai Qin justru menurun, sepertinya untuk putaran poros kompresor dari 1800 rpm s/d 1900 rpm, semakin dinaikan kecepatan putar poros kompresor Qin semakin bertambah naik, tetapi ketika kecepatan poros dinaikkan lagi penyerapan kalor yang terjadi pada evaporator (Qin) semakin turun, kesimpulan ini belum tentu tepat benar, memngingat variasi yang dilakukan hanya 3 variasi. 163.416 168.07 167.84 Qin k J/k g
putaran poros kompresor
1800 rpm 1900 rpm 2000 rpm
Tabel 4.6 Perbandingan nilai Qout tiap variasi
No Variasi Penelitian Qout (kJ/kg)
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 211,4
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 217,19
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 221,52
Gambar 4.6 Qout untuk berbagai variasi
Dari Tabel 4.6 memperlihatkan besarnya perbandingan Qout tiap variasi. Hal ini sesuai dengan perubahan yang terjadi pada kompresor dan evaporator, karena kalor yang dilepas kondensor sama dengan kalor yang diserap evaporator ditambah dengan kerja kompresor. Pada putaran 1800 s/d 2000 rpm, semakin tinggi putaran poros kompresor Win yang dibutuhkan semakin besar, sedangkan pada putaran 1800 s/d 1900 rpm, semakin tinggi putaran poros kompresor, semakin tinggi tinggi
Qin nya. Dengan demikian dapat disimpulkan bagwa pada putaran 1800 s/d 1900
rpm sekin tinggi putaran poros kompresor, semakin besar pula kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout). Untuk putaran dari 1900 rpm s/d 200 rpm, ternyata
211.4 217.19 221.52 Qout k J/k g
perbandingan putaran poros kompresor
1800 rpm 1900 rpm 2000 rpm
dihasilkan suatu keadaan semakin cepat putaran poros kompresor Qout yang dihasilkan semakin besar, hal ini berarti besar daya kompresor yang menyebabkannya.
4.7 Tabel Perbandingan nilai COPaktual tiap variasi
No Variasi COPaktual
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 3,406
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 3,422
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 3,127
Gambar 4.7 COPaktual untuk berbagai variasi
Dari Tabel 4.7 memperlihatkan besarnya perbandingan COPaktual tiap variasi. Nilai terendah pada kecepatan 2000 rpm hal ini disebabkan karena seperti
diketahui kerja kompresor mempengaruhi COPaktual, jika kerja kompresor semakin
besar maka nilai COPaktual semakin menurun, sedangkan jika pada putaran tersebut kerja yang dilakukan kompresor tinggi. Pada penelitian ini COPaktual terbaik dimiliki saat putaran putar poros kompresor sebesar 1900rpm.
3.406 3.422 3.127 C OP ak tual
putaran poros kompresor
1800 rpm 1900 rpm 2000 rpm
Tabel 4.8 Perbandingan nilai COPideal tiap variasi
No Variasi COPideal
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 4,424
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 4,525
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 4,301
Gambar 4.8 COPideal untuk berbagai variasi
Dari tabel 4.8 memperlihatkan besarnya perbandingan COPideal tiap variasi. Nilai terendah pada kecepatan 2000 rpm hal ini disebab karena suhu evaporator memperngaruhi COPideal jika suhu evaporator semakin besar maka nilai COPideal
semakin besar. Pada penelitian ini COPideal dimiliki terbaik pada saat kecepatan poros kompresor sebesar 1900 rpm.
Tabel 4.9 Perbandingan nilai efisiensi tiap variasi
No Variasi Efisiensi
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 76,977%
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 75,610%
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 72,688%
4.424 4.525 4.301 C OP idea l
putaran poros kompresor
1800 rpm 1900 rpm 2000 rpm
Gambar 4.9 Efisiensi berbagai variasi
Dari Tabel 4.9 memperlihatkan besarnya efisiensi tiap variasi. Nilai terendah terdapat pada kecepatan 2000 rpm sedangkan nilai tertinggi terdapat pada kecepatan 1800 rpm. Semakin cepat putaran poros kompresor maka perubahan kerja kompresor juga semakin berat karena transfer kalor yeng terjadi dan dapat dilihat dari Gambar 4.8 yang menunjukkan efisiensi semakin menurun. Hal ini disebabkan karena COPideal mempengaruhi efisiensi jika semakin besar COPidealnya maka efisiensinya semakin menurun, sedangkan jika COPidealnya semakin kecil maka efisiensinya semakin besar. Pada penelitian ini efisiensi terbaik dimiliki pada kecepatan putar poros kompresor sebesar 1800 rpm. Pemasangan pipa refrigerant yang terpasang ada kemungkinan aliran yang terjadi tidak sempurna dan ruang kabin masih belum tertutup sempurna disebabkan ruang kabin terbuat dari triplek dan styrofoam masih belum sempurna. Hal ini yang memungkinkan efisiensi mesin AC mobil tidak mencapai maksimalnya.
76.977 75.610 72.688 ef is ien si
putaran poros kompresor
1800 rpm 1900 rpm 2000 rpm
63