BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.2. Tinjauan Pustaka
Azridjal Aziz, Indral, Herisiswanto, Rahmat Iman Mainil, David Jenvirizen (2015) melakukan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui peningkatan kinerja AC Split pada penerapan EC (Evaporative Cooling) dengan laju aliran ke EC yang berbeda (0,88 liter/menit, dan 1,22 liter/menit). Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan penerapan EC, temperatur udara yang mengalir masuk ke kondensor turun lebih rendah dibanding kondisi tanpa EC dengan perbedaan temperatur sekitar 6°C. Hal ini juga menyebabkan tekanan pada kondensor dan tekanan pada evaporator menjadi lebih rendah, sehingga
39
konsumsi energi listrik turun dan kerja AC Split naik 20% pada laju aliran air ke EC 1,22 liter/menit. Penelitian ini menunjukkan bahwa penerapan Evaporative cooling memberikan kinerja mesin pengkondisian udara tipe Split (AC Split) yang lebih baik pada laju aliran air ke EC yang lebih tinggi (1,22 liter/menit).
Menurut Santoso (2010) melakukan penelitian suhu, arus, tegangan dan konsumsi energi listrik. Untuk mendapatkan prestasi kerja dan konsumsi listrik AC. Pada penelitian ini juga melakukan penggantian refrigeran. Penggantian refrigeran yang semula menggunakan R-22, kemudian diganti menjadi MC-22.
hasil yang diperoleh adalah COP (Coefficient Of Performance) AC setelah diganti MC-22 jauh lebih baik yaitu 4.9 menjadi 6.5 EER ( Tingkat efisiensi penggunaan energi) dari 8,6 menjadi 10,9, dibandingkan menggunakan freon / R-22.
Konsumsi listrik lebih rendah setelah menggunakan MC-22 dibandingkan sebelum menggunakan MC-22 yaitu dari 9,1 kWH menjadi 7,2 kWH selama pengoprasian 10 jam.
Dalam penelitian Hidayat (2010) yang melakukan analisis penggunaan refrigeran hidrokarbon R-290 (dengan contoh uji MC-22) dengan mesin pendingin yang menggunakan 407C. Penggantian refrigeran (retrofiting) R-407C dengan R-290 jenis MC-22 dapat digantikan tanpa membongkar komponen yang ada pada AC. Hasil penggantian refrigeran R-407C dengan MC-22 membuktikan bahwa refrigeran hidrokarbon jenis MC-22 lebih hemat dibandingkan dengan refrigeran R-407C. Penghematan yang diperoleh dari penggantian tersebut adalah, arus listrik sebesar 19,43%, daya sebesar 20,71%
energi sebesar 20,66%.
40
Marwan Effendy (2005) melakukan penelitian dengan merakit sistem pendingin AC. Refrigeran yang dipergunakan adalah Freon-12. Bagian kondensor dipasang kipas angin yang bisa diatur putarannya. Dalam penelitian berhasil mengukur data tekanan, temperatur, dan laju aliran massa refrigeran dengan variasi kecepatan udara pendingin di kondensor. Kecepatan udara pendingin kondensor diatur dengan menambahkan putaran motor listrik penggerak kipas.
Variasi kecepatan udara pendingin antara 0,2-2,9 m/s yang dihasilkan dari putaran kipas 60-390 rpm. Hasil penelitian menunjukkan semakin besar laju aliran udara untuk mendinginkan kondensor maka besarnya koefisien prestasi semakin meningkat,. Pada kecepatan udara pendingin diatas 2,9 m/s pengaruh terhadap koefisien prestasi relatif kecil.
41
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Objek Penelitian
Objek penelitian adalah mesin penangkap air dari udara hasil karya sendiri. Gambar dari skematik alat yang dipergunakan di dalam penelitian, ukurannya : p x l x t = 160 cm x 125 cm x 135 cm, dan disajikan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Objek Penelitian Keterangan pada Gambar 3.1 :
a. Kipas
42 c. Pipa Kapiler
d. Kompresor e. Kondensor f. Gelas ukur
3.2. Variasi Penelitian
Variasi penelitian yang dilakukan terhadap kondisi kipas tambahan yang digunakan untuk memadatkan udara yang masuk melalui evaporator, yaitu (a) tanpa kipas (b) dengan kipas kecepatan putaran 500 rpm, dan (c) dengan kipas kecepatan putaran 550 rpm.
3.3. Alat dan Bahan Pembuatan Mesin Penangkap Air dari Udara
Dalam pembuatan mesin penangkap air dari udara, bahan dan peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut :
3.3.1. Alat
Beberapa peralatan dan bahan yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penangkap air dari udara adalah sebagai berikut :
a. Palu
Digunakan untuk memukul kerangka dari plat besi dan paku pada mesin penangkap air dari udara.
b. Gergaji Kayu
Digunakan untuk memotong kayu yang digunakan untuk alas dan rangka bagian samping mesin penangkap air dari udara.
c. Obeng (+) dan (–)
43
Digunakan untuk memasang dan mengencangkan skrup yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penangkap air dari udara.
d. Meteran
Digunakan untuk mengukur panjang atau lebar triplek dan kayu yang digunakan dalam proses pembuatan mesin penangkap air dari udara.
e. Kunci Pas dan Kunci Ring
Digunakan untuk mengencangkan baut pada mesin penangkap air dari udara.
f. Gunting Seng
Digunakan untuk memotong plat seng yang digunakan sebagai pelapis kayu pada mesin penangkap air dari udara.
g. Pisau Cutter
Digunakan untuk memotong lakban dalam proses pembuatan mesin penangkap air dari udara.
h. Tang Kombinasi
Digunakan untuk memotong kawat dan mengencangkan sambungan kabel.
i. Tube Expander
Digunakan untuk mengembangakan ujung dari pipa tembaga agar pipa tembaga dapat tersambung dengan baik.
j. Tube Cutter
Digunakan untuk memotong pipa tembaga agar hasil pemotongan pipa tembaga hasilnya baik, serta mempermudah dalam proses pengelasan pipa tembaga.
k. Gas Las Hi-Cook
44
Adalah peralatan perlengkapan pengelasan pipa tembaga pada bagian komponen mesin penangkap air dari udara.
l. Pengatur Arus (Dimmer)
Berfungsi untuk mengatur arus yang masuk ke kipas, agar kecepatan kipas mudah diatur.
m. Pompa Vakum
Digunakan untuk mengosongkan gas-gas yang masih tersisa di dalam pipa tembaga, maupun di bagian lain dari komponen mesin penangkap air dari udara, misalnya saja seperti uap air dan udara agar tidak mengganggu aliran refrigeran yang berada di dalam pipa tembaga, karean hal tersebut dapat menyumbat filter dan pipa kapiler.
3.3.2. Bahan a. Papan Kayu
Papan kayu ini menggunakan kayu nangka dengan ukuran tebal 1,5 cm, lebar 20 cm, dan panjang 4 meter. Papan kayu ini digunakan untuk kerangka samping kiri dan kanan serta sebagai alas, dalam proses pembuatan mesin penangkap air.
Gambar 3.2 Papan Kayu
45 b. Triplek
Triplek ini menggunakan ukuran 3 mm, panjang 210 cm, dan tinggi 90 cm yang digunakan untuk tutup casing luar dari mesin penangkap air dari udara.
Gambar 3.3 Triplek c. Besi Siku
Besi siku digunakan untuk menyatukan triplek, agar menajdi siku ( 90º).
Gambar 3.4 Plat Besi Siku (90º) d. Paku
Paku digunakan untuk menyatukan triplek dan papan kayu agar menjadi kuat dan kokoh.
e. Mur, Baut, Skrup ulir kasar
Mur dan baut digunakan untuk mengencangkan antara besi siku dan rangka dari mesin penangkap air dari udara. Sedangkan skrup digunakan untuk mengencangkan dudukan kipas, kondensor, dan evaporator pada proses perakitan mesin penangkap air dari udara.
46 f. Lak Ban
Digunakan untuk menutup celah-celah sambungan antara kayu dan triplek, serta digunakan untuk menutup sambungan kabel pada mesin penangkap air dari udara, agar aman dari hal-hal yang tidak diinginkan.
g. Plat Seng
Digunakan untuk penutup casing samping dan dalam agar mesin penangkap air terlihat lebih baik,
h. Roda
Roda digunakan untuk membantu dan memudahakan, pada saat proses pemindahan mesin penangkap air dari udara dari satu tempat ke tempat lain.
i. Akrilik
Penggunakan akrilik bertujuan agar alat ukur yang diletakkan di dalam dapat terlihat dari luar, dan memudahkan pada saat proses pengambilan data.
j. Kompresor
Kompresor merupakan alat yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran ke dalam komponen-komponen mesin dari siklus kompresi uap melalui pipa-pipa tembaga dengan cara menghisap dan memompa refrigeran. Jenis kompresor yang digunakan dalam mesin penangkap air ini adalah kompresor jenis rotary dengan daya 1,5 PK, yang disajikan pada Gambar 3.5.
47
Gambar 3.5 Kompresor Jenis Rotary Spesifikasi Kompresor :
Jenis Kompresor : Rotary / Hermestik (Sistem Tertutup)
Daya Kompresor : 1,5 PK
Voltase : 220 V k. Kondensor
Kondensor merupakan komponen pada mesin penangkap air dari udara yang berfungsi untuk mengkondisikan refrigeran dari fase uap ke fase cair. Agar fase dari uap menjadi cair diperlukan suhu lingkungan yang lebih rendah dari suhu refrigeran, sehingga dapat terjadi proses pelepasan kalor ke lingkungan udara oleh kondensor. Jenis kondensor yang digunakan merupakan jenis pipa bersirip, pipa yang digunakan berbahan tembaga dan sirip berbahan alumunium.
Gambar 3.6 Kondensor
48 Spesifikasi Kondensor :
Jenis : Kondensor Berpendingin Udara, Pipa Bersirip
Bahan Pipa : Tembaga, berdiameter : 0,30 inchi
Bahan Sirip : Aluminium
Jarak Antar Sirip : 1,4 cm
Ukuran : p x l x t = 68,2 cm x 20 cm x 50 cm l. Pipa Kapiler
Pipa kapiler merupakan alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah sebelum masuk ke evaporator.
Pada saat refrigeran mengalami penurunan tekanan, temperatur refrigeran juga mengalami penurunanan.
Gambar 3.7 Pipa Kapiler Spesifikasi Pipa Kapiler :
Bahan Pipa Kapiler : Tembaga
Diameter Pipa Kapiler : 0,028 inchi
Panjang Pipa Kapiler : 40 cm
49 m. Filter
Filter berfungsi untuk menyaring kotoran sebelum refrigeran masuk masuk ke pipa kapiler, agar tidak terjadi penyumbatan dari kotoran-kotoran serbuk bekas pemotongan pipa, karat, dll
Gambar 3.8 Filter Spesifikasi Filter :
Panjang Filter : 8 cm
Diameter Filter : 1,5 cm
Bahan Filter : Tembaga n. Evaporator
Evaporator merupakan alat yang berfungsi untuk menguapkan refrigeran dari fase cair menjadi gas sebelum masuk ke kompresor. Evaporator yang digunakan merupakan jenis pipa bersirip dengan bahan pipa tembaga serta sirip berbahan alumunium.
Gambar 3.9 Evaporator
50 Spesifikasi Evaporator :
Jenis Evaporator : Pipa Bersirip
Bahan Pipa Evaporator : Tembaga
Diameter pipa : 0,5 cm
Bahan Sirip Evaporator : Aluminium
Ukuran Evaporator : p x l x t = 84 cm x 17,5 cm x 18,5 cm o. Refrigeran
Refrigeran merupakan jenis gas yang digunakan sebagai filter pendingin Refrigeran, dan berfungsi menyerap dan melepas kalor dari lingkungan sekitar.
Dan jenis refrigeran yang digunakan adalah R22
Gambar 3.10 Refrigeran R22 p. Kipas
Kipas digunakan untuk memadatkan udara dari luar menuju ke dalam ruangan bertujuan agar tingkat kelembaban semakin meningkat.
51
Gambar 3.11 Kipas Spesifikasi Kipas :
Banyaknya sudut : 3
Diameter kipas : - Kipas Kondensor (Heat) : 90 cm
- Kipas Kondensor (Cold) : 56 cm
- Kipas Evaporator (Out) : 92 cm - Kipas Evaporator (Inlet) : 17,5 cm 3.3.3. Alat Bantu Penelitian
Dalam melakukan pengambilan data dan melakukan penelitian diperlukan alat bantu sebagai berikut:
a. Penampil suhu digital termokopel
Termokopel berfungsi untuk perubahan temperatur pada saat penelitian, cara menggunakan termokopel adalah ujung dari termokopel diletakkan,(ditempel atau diletakkan) pada bagian yang akan diukur temperaturnya, maka suhu temperatur akan tampil pada layar penampil digital. Sebelum pemakaian sebaiknya termokopel dikalibrasi terlebih dahaulu agar data yang diperoleh lebih akurat.
52
Gambar 3.12 Penampilan Suhu Digital dan Termokopel b. Termokopel bola kering dan Termokopel bola basah (Hiygrometer)
Termometer bola kering digunakan untuk mengukur suhu udara kering, sedangakan termometer bola basah dipergunakan untuk mengukur suhu udara basah. Suhu udara kering dan basah yang terbaca yang melewati termometer tersebut.
Gambar 3.13 (Hiygrometer) c. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengatur waktu yang dibutuhkan pada saat pengambilan data. Waktu yang dibutuhkan dalam setiap pengambilan data adalah 20 menit.
53
Gambar 3.14 Stopwatch d. Gelas ukur
Gelas ukur digunakan untuk mengetahui voleme air yang diperoleh setiap 20 menit sekali.
Gambar 3.15 Gelas ukur
3.4. Tata Cara Penelitian
3.4.1. Alur Pelaksanaan Penelitian
Alur penelitian mengikuti diagram alur penelitian yang disajikan dalam Gambar 3.16.
54
Gambar 3.16 Diagram Alir Penelitian
55
3.4.2. Pembuatan Mesin Penangkap Air dari Udara
Langkah-langkah dalam pembuatan mesin penangkap air dari udara adalah:
a. Merancang bentuk dan ukuran mesin penangkap air dari udara.
b. Membuat alas dari komponen mesin penangkap air dari udara dengan menggunakan papan kayu.
c. Pemasangan komponen-komponen utama dari siklus kompresi uap, yaitu kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa kapiler.
d. Pemasangan pipa-pipa tembaga dan pengelasan antar sambungan pipa.
e. Pemasangan papan kayu sebagai casing samping dari mesin penangakap air dari udara.
f. Pemasangan set pressure gauge.
g. Pemasangan kelistrikan pada mesin penangakap air dari udara.
h. Pemasangan triplek dan akrilik sebagai casing depan dari mesin penangakap air dari udara.
i. Pembuatan ruang tempat untuk pemadatan udara dengan menggunakan triplek.
j. Pemasangan kelistrikan pada kipas yang digunakan untuk memadatakan udara.
3.4.3. Proses Pengisian Refrigeran
Sebelum melakukan pengisian refrigeran diperlukan beberapa proses yaitu, pemetilan dan pemvakuman agar siklus ompresi uap bekerja dengan baik. Proses pemvakuman adalah proses mengosongkan atau menghampakan sistem kompresi uap dari udara dan partikel-partikel lain.
56
Untuk melakukan pengisisan refrigeran pada mesin dengan siklus kompresi uap, terdapat beberapa langkah, sebagai berikut:
1. Pasanglah salah satu selang pressure gauge berwarna biru (low pressure) padakatup pengisisan katup tengah pressure gauge, dan ujung selang satunya disabungkan ke tabung refrigeran R22.
2. Hidupkan kompresor dan buka keran pada tabung refrigeran secara perlahan-lahan. Setelah tekanan pada pressure gauge berada pada tekanan yang diinginkan maka tutup keran pada tabung refrigeran.
Gambar 3.17 Proses Pengisisn Refrigeran
3. Setelah selesai melakukan pengisian lepaskan selang pressure gauge dan cek lubang katub, sambungan pipa-pipa dengan busa sabun untuk mengetahui kebocoran yang terjadi.
3.4.4. Skematik Pengambilan Data
Skematik pemasangan alat ukur pada mesin penangakap air dari udara ditampilkan pada Gambar 3.18.
57
Gambar 3.18 Skematik Pengambilan Data Keterangan Gambar 3.18 Skematik Pengambilan Data
a. T1
Hygrometer ini berfungsi untuk mengukur temperatur bola basah (Twb1) temperatur bola kering udara pada kondisi udara (Tdb1) sebelum memasuki ruang pemadatan.
b. T2
Hygrometer ini berfungsi untuk mengukur temperatur bola basah (Twb2) dan temperatur bola kering (Tdb2) di dalam ruang pemadatan.
58 c. T3
Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran yang akan masuk ke dalam kompresor.
d. T4
Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran yang akan masuk ke dalam pipa kapiler.
e. T5
Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara yang keluar dari evaporator.
f. T6
Termokopel ini berfungsi untuk mengukur suhu udara yang keluar dari kondensor.
g. P1
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja evaporator pada saat mesin penangkap air dari udara bekerja.
h. P2
Pressure gauge berfungsi untuk mengukur tekanan kerja kondensor pada saat mesin penangkap air dari udara bekerja.
59 3.4.5. Cara Pengambilan Data
Langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan data yaitu sebagai berikut:
a. Penelitian dilakukan di Laboratorium Universitas Sanata Dharma.
b. Memastikan bahwa termokopel sudah dikalibrasi.
c. Alat bantu penelitian diletakkan pada tempat yang sudah ditetapkan.
d. Menghidupkan mesin penangkap air dari udara
e. Tunggu hingga mesin penangkap air dari udara bekerja selama 30 menit agar kerja dari komponen siklus kompresi uap stabil.
f. Mengecek tekanan pada alat ukur pressure gauge (P1 dan P2).
g. Data yang harus dicatat tiap 20 menit adalah :
T1 : Suhu bola kering dan bola basah (°C)
T2 :Suhu bola kering dan bola basah (°C)
T3 : Suhu refrigeransebelum masuk kompresor (°C)
T4 : Suhu refrigeran sebelum masuk pipa kapiler (°C)
T5 : Suhu udara keluar dari evaporator (°C)
T6 : Suhu udara keluar dari kondensor (°C)
60
P1 : Tekanan refrigeran pada evaporator (Psi)
P2 : Tekanan refrigeran pada kondensor (Psi)
h. Hasil dari data yang diperoleh kemudian dijumlahkan dengan hasil dari kalibrasi alat bantu..
Tabel 3. 1 Tabel yang digunakan untuk mengambil data
Waktu
Tabel 3. 1 Lanjutan tabel yang digunakan untuk mengambil data.
T5(°C) T6(°C) P1 (Psi) P2 (Psi) Hasil Air (mL)
61
3.5. Cara Menganalisis dan Menampilkan Hasil Data
Cara yang digunakan untuk menganalisis dan menampilkan hasil data yaitu sebagai berikut :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukan dalam Tabel 3. 1. Kemudian hitung rata-rata dari 3 kali percobaan setiap variasinya.
b. Untuk dapat menghitung massa air yang berhasil diuapkan ( dengan mengunakan Psychrometric Chart.
c. Untuk dapat menggunakan diagram P-h, maka tekanan refrigeran P1 dan P2
harus dikonversikan dari satuan Psi ke Bar.
d. Lalu mencari suhu kerja kondensor (Tkond) dan suhu kerja evaporator (Tevap) dengan menggunakan diagram P-h.
e. Mencari kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win).
f. Mencari kalor diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin).
g. Mencari kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout).
h. Mencari nilai COPaktual dan COPideal pada mesin penangkap air dari udara.
i. Mencari efisiensi pada mesin penangkap air dari udara.
j. Menghitung jumlah air yang dihasilkan oleh mesin penangkap air dari udara.
62
k. Untuk memudahkan pembahasan dan hasil-hasil perhitungan, maka digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan, dengan mengacu pada tujuan penelitian.
3.6. Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan dapat diperoleh dari pembahasan hasil penelitian yang sudah dilakukan. Sedangkan kesimpulan sendiri adalah intisari dari pembahasan, dan kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari penelitian itu sendiri.
63
BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Hasil yang didapatkan dalam penelitian mesin penangkap air dari udara dengan variasi kecepatan putaran kipas meliputi : tekanan refrigeran yang masuk kompresor (P1), tekanan refrigeran yang keluar kompresor (P2), suhu udara kering dan basah di lingkungan luar mesin penangkap air dari udara (T1), suhu udara kering dan suhu udara basah setelah udara dipadatkan di dalam mesin penangkap air dari udara (T2), suhu refrigeran masuk kompresor (T3), suhu refrigeran masuk pipa kapiler (T4), suhu udara keluar evaporator (T5), suhu udara keluar kondensor (T6), dan hasil air. Pengujian dilakukan dengan 3 kali percobaan untuk setiap variasi kecepatan putaran kipas, kemudian dihitung hasil ratanya. Hasil rata-rata disajikan pada Tabel 4.1 s/d Tabel 4.3.
Tabel 4.1 Data hasil rata-rata pengujian tanpa kipas
Waktu
64
Tabel lanjutan 4.1 Data rata-rata pengujian tanpa kipas
Waktu
Tabel 4.2 Data hasil rata-rata pengujian dengan kecepatan putaran kipas 500 rpm
Waktu
65
Tabel lanjutan 4.2 Data hasil rata-rata pengujian dengan kecepatan putaran kipas 500 rpm
Tabel 4.3 Data hasil rata-rata pengujian dengan putaran kipas 550 rpm
Waktu
66
Tabel lanjutan 4.3 Data hasil rata-rata pengujian dengan kecepatan putaran kipas 550 rpm
4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap 4.2.1 Analisis Psychrometric Chart
Dalam Psychrometric Chart, data yang diperlukan dari data hasil penelitian, meliputi : suhu udara kering dan basah di lingkungan luar mesin penangkap air dari udara (T1), suhu udara kering dan suhu udara basah setelah udara dipadatkan di dalam mesin penangkap air dari udara (T2), suhu udara keluar evaporator (T5), suhu udara keluar kondensor (T6), suhu kerja pada evaporator (Tevap), dan suhu kerja pada kondensor (Tcond).
67
Gambar 4.1 Psychrometric chart dengan variasi kecepatan putaran kipas 550 rpm selama 2 jam.
Data yang diperoleh pada psychrometric chart, antara lain : dry-bulb temperature (Tdb), wet-bulb temperature (Twb), dan kelembaban relatif (RH), dan specific humidity (w). Untuk mempermudah melihat perbandingan data yang diperoleh pada psychrometric chart dengan lebih jelas pada setiap variasi, data ditampilkan pada Tabel 4.4
Tabel 4.4 Data Psychrometric Chart dari 3 variasi
No. Jenis Variasi
Tdb1 Twb1 Tdb2 Twb2
(ºC) (ºC) (ºC) (ºC)
1 Putaran kipas 0 rpm 25,6 23,2
2 Putaran kipas 500 rpm 25,3 23,2 26,6 25,2
3 Putaran kipas 550 rpm 25,6 23,3 26,0 25,5
68
Tabel lanjutan 4.4 Data Psychrometric Chart dari 3 variasi
hA hB RHA RHB
W
B WE(kJ/kg) (kJ/kg) (%) (%) (kgair/kgudara) (kgair/kgudara)
69,5 - 82 - 0,0173 0,0113
70 78,5 83 90 0,0201 0,0113
71,5 79 84 92 0,0205 0,0113
4.2.2 Perhitungan Pada Psychrometric Chart
Data-data yang dapat dihitung pada psychrometric chart, meliputi : laju aliran massa air yang diembunkan (ṁair), besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara (∆w), laju aliran massa udara (ṁudara), dan debit aliaran udara ( ̇ . Contoh perhitungan diambil dari variasi kecepatan putaran kipas 550 rpm yang bekerja selama 2 jam.
a. Laju aliran massa air yang diembunkan (ṁair)
Laju aliran massa air yang diembunkan (ṁair) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.1). Contoh perhitungan diambil dari variasi kecepatan putaran kipas 550 rpm yang bekerja selama 2 jam.
ṁ
air = air= kg jam
= 4,7866 kgair/jam
69
b. Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara (∆w)
Besarnya perubahan kandungan uap air persatuan massa udara (∆w) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.2). Contoh perhitungan dari variasi kecepatan putaran kipas 550 rpm yang bekerja selama 2 jam.
∆w = WA – WE
= 0,0205 – 0,0113
= 0,0092 kgair /jam
Tabel 4.5 Data perbandingan hasil perhitungan pada Psychrometric chart ketiga variasi yang dilakukan dalam penelitian.
No. Jenis Variasi ṁair
(kgair/jam)
Δw (kgair/kgudara)
1 Putaran Kipas 0 rpm 4,397 0,0060
2 Putaran Kipas 500 rpm 4,687 0,0088
3 Putaran Kipas 550 rpm 4,786 0,0095
70 4.2.3 Diagram P-h
Perhitungan pada siklus kompresi uap dapat diselesaiakn menggunakan diagram P-h berdasarkan data yang hasilkan.
Gambar 4. 2 Diagram P-h dengan variasi kecepatan putaran kipas 550 rpm.
Pada Gambar 4.2 Merupakan diagram P-h pada variasi kecepatan putaran ki[pas 550 rpm yang bekerja selama 2 jam. Data yang digunakan dalam menggambar diagram P-h meliputi : tekanan refrigeran yang masuk kompresor (P1), tekanan refrigeran yang keluar kompresor (P2), suhu refrigeran masuk kompresor (T3), suhu refrigeran masuk pipa kapiler (T4). Sedangkan data yang akan didapatkan adalah suhu kerja kondensor (Tcond), dan suhu kerja evaporator (Tevap), nilai entalpi regrigeran saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor (h2), nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor (h3) dan
71
nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator (h4). Beberapa satuan dari data penelitian harus dikonversikan mengikuti satuan pada gambar P-h diagram yang digunakan.
Untuk mencari suhu kerja evaporator (Tevap) dan suhu kerja kondensor (Tcond) dapat menggunakan diagram P-h. Dengan mengetahui tekanan refrigeran yang melalui evaporator dan kondensor maka dapat diketahui rata-rata suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor dengan kondisi kecepatan putaran kipas 550 rpm selama 2 jam.
P1 = (68 + 14,7) Psia x 0,0689
= 5,7 Bar
P2 = (275 + 14,7) Psia x 0,0689
= 20 Bar
Dari diagram P-h yang telah digambarkan pada Gambar 4.2 , dengan variasi kecepatan putaram kipas 550 rpm selama 2 jam dimana tekanan refrigeran yang masuk kompresor 5,7 Bar menghasilkan suhu kerja evaporator (Tevap) = 1 0C dan tekanan refrigeran yang keluar kompresor 20 Bar menghasilkan suhu kerja kondensor (Tcond) = 52 0C, dan menghasilkan nilai-nilai entalpi refrigeran pada sistem kompresi uap yang meliputi : (h1) = 421 kJ/kg, (h2) = 460 kJ/kg, (h3) = 249 kJ/kg, (h4) = 249 kJ/kg.
72
Tabel 4.6 Data hasil perhitungan nilai-nilai entalpi refrigeran dari 3 variasi
No. Jenis Variasi Tekanan (Bar) Suhu (°C)
P1 P2 Tevap Tcond
1 Putaran Kipas 0 rpm 6,00 22,00 3 54
2 Putaran Kipas 500 rpm 5,80 21,00 2 53
3 Putaran Kipas 550 rpm 5,70 20,00 1 52
4.2.4 Perhitungan Pada Diagram P-h
Pada diagram P-h didapatkan beberapa data yang digunakan untuk mengetahui kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin), energi kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout), nilai COPaktual pada mesin penghasil air dari udara, COPideal pada mesin penghasil air dari udara, efisiensi mesin penghasil air dari udara, dan laju aliran massa refrigeran. Contoh perhitungan diambil dari variasi kecepatan putaran kipas 550 rpm yang bekerja selama 2 jam.
Tabel lanjutan 4.6 Data hasil perhitungan nilai-nilai entalpi refrigeran untuk tiga variasi
73
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Kerja kompresor dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5).
Sebagai contoh untuk mencari rata-rata kerja kompresor (Win) dengan variasi kecepatan putaran kipas 550 rpm adalah sebagai berikut:
Win = (h2 – h1) kJ/kg
= (460 – 422) kJ/kg = 38 kJ/kg
b. Energi kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan masa refrigeran (Qout) Energi kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6). sebagai contoh untuk mencari rata-rata energi kalor yang dilepas kondensor (Qout) dengan variasi kecepatan putaran kipas 550 rpm adalah sebagai berikut :
Qout = (h2 – h3) kJ/kg
= (460 – 249) kJ/kg
= 211 kJ/kg
c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat
Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran dapat