BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.2 Analisa Data
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.