BAB IV HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.2. Perhitungan dan Pengolahan Data
4.2.1. Perhitungan Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
Dari data pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.3 dapat digambarkan siklus kompresi uap pada diagram p-h, maka diperoleh data-data sebagai berikut : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor (h2), nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (h3), nilai entalpi refrigeran saat keluar pipa kapiler (h4), tekanan pengukuran evaporator (Pevap), tekanan pengukuran kondensor (Pkond), sehingga dapat ditentukan energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin), energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout), kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), COPideal, COPaktual, efisiensi siklus kompresi uap (ƞ), dan laju aliran massa (ṁ).
Pada data penelitian tanpa beban pendinginan diperoleh hasil tekanan absolut sebagai berikut :
P1 = Ppengukuran + Pudara luar = 29 psi + 14,7psi
= 43,7 psi x 0,00689 MPa = 0,3 MPa
P2 = Ppengukuran + Pudara luar = 250 psi + 14,7 psi
= 264,7psi x 0,00689 MPa = 1,8 MPa
Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a dari Tabel 4.1
Dari Gambar 4.1 dapat diperoleh : Te = 0°C Tc = 60°C h1 = 401 kJ/kg h2 = 438 kJ/kg h3 = 280 kJ/kg h4 = 280 kJ/kg
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang dihasilkan oleh mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
= 438 kJ/kg - 401 kJ/kg = 37 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)
Nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2– h3
= 438 kJ/kg – 280 kJ/kg = 158 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 158 kJ/kg. c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.3) :
Qin = h1 – h4
= 401 kJ/kg - 280 kJ/kg = 121 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 121 kJ/kg. d. COPaktual
COPaktual digunakan untuk mengetahui unjuk kerja dari mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) :
COPaktual = (h1 – h4) / (h2- h1)
= (401 kJ/kg - 280 kJ/kg) / (438 kJ/kg - 401 kJ/kg) = 3,27
Maka COPaktual mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 3,27.
e. COPideal
Untuk menghitung performance ideal dari mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COPideal = Tc−TeTe
= (60+273,15)−(60+273,15)0+273,15 = 4,55
Maka COPideal mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 4,55.
f. Efisiensi (ƞ)
Untuk mendapatkan efisiensi mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) :
Ƞ = (COPaktual x 100%) / COPideal = (3,27 x 100%) / 4,55
= 71,83%
Maka efisiensi mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 71,83%.
g. Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Maka laju aliran massa refrigeran dari mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.7) : ṁ = (P) / (Win x 1000)
= (5,5 x 745,5) / (37 x 1000) = 110,81 g/s
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 110,81 g/s.
Pada penelitian dengan beban lampu 200 watt diperoleh hasil tekanan absolut sebagai berikut:
P1 = Ppengukuran+ Pudara luar = 29 psi + 14,7 psi = 43,7 psi x 0,00689 MPa = 0,3 MPa
P2 = Ppengukuran+ Pudara luar = 250 psi + 14,7 psi
= 264,7 psi x 0,00689 MPa = 1,8 MPa
Gambar 4.2 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a dari Tabel 4.2 Dari Gambar 4.2 dapat diperoleh :
Te = 0°C Tc = 60°C h1 = 404 kJ/kg h2 = 443 kJ/kg h3 = 282 kJ/kg h4 = 282 kJ/kg
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diihasilkan oleh mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
= 443 kJ/kg - 404 kJ/kg = 39 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)
Nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2– h3
= 443 kJ/kg – 282 kJ/kg = 161 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 161 kJ/kg. c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.3) :
Qin = h1 – h4
= 404 kJ/kg - 282 kJ/kg = 122 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 122 kJ/kg. d. COPaktual
COPaktual digunakan untuk mengetahui unjuk kerja dari mesin mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) :
COPaktual = (h1 – h4) / (h2- h1)
= (404 kJ/kg - 282 kJ/kg) / (443 kJ/kg - 404 kJ/kg) = 3,13
Maka COPaktual mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 3,13.
e. COPideal
Untuk menghitung performance ideal dari mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COPideal = Tc−TeTe
= (60+273,15)−(0+273,15)0+273,15 = 4,55
Maka COPideal mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 4,55.
f. Efisiensi (ƞ)
Efisiensi mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) :
Ƞ = (COPaktual x 100%) / COPideal = (3,13 x 100%) / 4,55
= 68,71%
Maka efisiensi mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 68,71%.
g. Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Maka laju aliran massa refrigeran dari mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.7) : ṁ = (P) / (Win x 1000)
= (5,5 x 745,5) / (39 x 1000) = 105,13 g/s
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 105,13 g/s.
Pada penelitian dengan beban lampu 400 watt diperoleh hasil tekanan absolut sebagai berikut:
P1 = Ppengukuran+ Pudara luar = 29 psi + 14,7 psi = 43,7 psi x 0,00689 MPa = 0,3 MPa
P2 = Ppengukuran+ Pudara luar = 250 psi + 14,7 psi
= 264,7 psi x 0,00689 MPa = 1,8 MPa
Gambar 4.3 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a dari Tabel 4.3
Dari Gambar 4.3 dapat diperoleh : Te = 0°C Tc = 60°C h1 = 406 kJ/kg h2 = 446 kJ/kg h3 = 284 kJ/kg h4 = 284 kJ/kg
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diihasilkan oleh mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
= 446 kJ/kg - 406 kJ/kg = 40 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)
Nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2– h3
= 446 kJ/kg – 284 kJ/kg = 162 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 162 kJ/kg. c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat menggunakan Persamaan (2.3) :
Qin = h1 – h4
= 406 kJ/kg - 284 kJ/kg = 122 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 122 kJ/kg. d. COPaktual
COPaktual digunakan untuk mengetahui unjuk kerja dari mesin mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) :
COPaktual = (h1 – h4) / (h2- h1)
= (406 kJ/kg - 284 kJ/kg) / (446 kJ/kg - 406 kJ/kg) = 3,05
Maka COPaktual mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 3,05.
e. COPideal
Untuk menghitung performance ideal dari mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar yang bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COPideal = Tc−TeTe
= (60+273,15)−(0+273,15)0+273,15 = 4,55
Maka COPideal mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 4,55.
f. Efisiensi (ƞ)
Efisiensi mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) :
Ƞ = (COPaktual x 100%) / COPideal = (3,05 x 100%) / 4,55
= 67%
Maka efisiensi mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 67%.
Maka laju aliran massa refrigeran dari mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.7) : ṁ = (P) / (Win x 1000)
= (5,5 x 745,5) / (40 x 1000) = 102,5 g/s
Hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran (ṁ) untuk mesin pengkondisian udara dengan penggerak mula motor bakar sebesar 102,5 g/s