RANCANG BANGUN RUANG PENDINGIN
UNTUK BUAH DAN SAYURAN ORGANIK
KAPASITAS 1000 LITER
Design and Manufacturing of a 1000 Litres Organic Fruit and Vegetable Cool Storage
Penulis :
Indra Darsono NIM : 091211013 Fahmi Muttaqin NIM : 091211039
Penguji :
1. Ketua : Drs. Slamet Sutjipto, MT
2. Anggota : Drs. Deden Masruri, SST., M.Eng 3. Anggota : Ponimin, ST
Tugas akhir ini telah disidangkan pada tanggal 18 Juli 2012 dan disahkan sesuai ketentuan.
Pembimbing I, Pembimbing II,
Dr. Haryadi Sckolastika Ninien. HSRH., SST., M.Eng NIP. 19640826 199003 1 002 NIP. 19600927 198403 2 001
Ketua Jurusan,
Ali Mahmudi, M Eng
NIP. 19580606 199003 1 001
ABSTRAKSI
Dalam era global saat ini, penggunaan mesin penukar kalor seperti kulkas, AC, dan cool storage, sangat marak digunakan. Penggunaannya tidak terbatas untuk keperluan rumah tangga, tetapi di gedung perkantoran, industri, dan sebagainya. Dari sekian banyak penggunaannya, sistem mesin pendingin kompresi uap paling banyak digunakan. Selain karena sistemnya yang sederhana, komponen yang diperlukan tersedia di pasaran. Untuk itu, kami bertujuan untuk membuat mesin pendingin berupa
cool storage untuk buah dan sayuran organik dengan sistem kompresi uap berkapasitas
1000 liter.
Dalam pengerjaannya, mulai dari pengumpulan data dengan cara studi literatur dan juga observasi serta wawancara dengan pihak terkait yang akan menggunakan alat kami nanti. Setelah itu, kami membuat perancangan dan kemudian pembuatan alat tersebut. Setelah alat selesai dibuat, kami melakukan pengujian terhadap kinerja. Dan apabila kinerja sudah sesuai dengan perhitungan dan teori, maka pembuatan alat ini dianggap memenuhi syarat.
Alat yang kami rancang ini memiliki kinerja seperti yang diharapkan, yaitu mampu menyimpan buah dan sayuran organik tetap segar dan juga tidak busuk selama lebih dari 1 hari.
Keywords : buah, sayuran, segar, ruang pendingin, sederhana.
ABSTRACT
In today's global era, the use of heat pump such as refrigerators, air conditioning, and cool storage, it is very widespread use. The use is not limited to domestic puspose, but in an office building, industrial, and so forth. From these, vapor compression refrigeration system is the most widely used. In addition to its simple system, the required components are available in the market. Therefore, we design and manufacture a 1000 litres cool storage for organic fruits and vegetables with vapor compression system.
This work was started with data collection by means of literature study, observation and interviews with stakeholders who will use this equipment. Afterwards, the project was continued with design and manufacture. Finally, the equipment performance was tested. And if the performance is in accordance with the calculations and design theory, the manufacture are considered eligible.
The equipment perform as expected, that is capable to keep organic fruits and vegetables stay fresh and not decay for more than a day.
Keywords: fruit, vegetables, fresh, cool storage, simple.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan proposal usulan Tugas Akhir kami yang berjudul “Rancang Bangun Ruang Pendingin untuk Buah dan Sayuran
Organik Kapasitas 1000 Liter ” tepat pada waktunya.
Tugas akhir ini tidak akan terwujud apabila tidak mendapat dorongan serta bantuan dari berbagai pihak. Maka melalui tulisan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi – tingginya kepada:
1. Ketua Jurusan Teknik Mesin. 2. Ketua Program Studi Teknik Mesin.
3. Bapak Dr. Haryadi selaku dosen pembimbing 1.
4. Ibu Sckolastika Ninien. HSRH., SST., M.Eng selaku dosen pembimbing 2. 5. Para Dosen di Program studi Teknik Mesin yang telah membantu penulis
selama menimba ilmu.
6. Seluruh Staf Pengelola di POLBAN khusunya di Jurusan Teknik Mesin. 7. Seluruh Mahasiswa POLBAN, khususnya Jurusan Teknik Mesin.
Semoga Allah SWT memberi balasan yang berlipat ganda pada Bapak, Ibu dan rekan-rekan yang telah memberikan bantuan kepada penulis.
Kami sadar dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik dari segi penulisan maupun isinya. Untuk itu, kami selaku penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca. Supaya untuk kedepannya kami dapat menyusun laporan Tugas Akhir dengan lebih baik lagi.
Bandung, 18 Juli 2012 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN ... i ABSTRAKSI ...ii ABSTRACTION ... iii KATA PENGANTAR ... iv DAFTAR ISI ... v DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ...xii BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang Masalah ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-1 1.3 Tujuan ... I-1 1.4 Ruang Lingkup Bahasan ... I-2 1.5 Sistematika Penulisan ... I-2 BAB II LANDASAN TEORI ... II-1 2.1 Pendahuluan ... II-1 2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap ... II-1 2.3 Komponen Utama Mesin Pendingin ... II-3 2.3.1 Evaporator ... II-4 2.3.2 Kompresor ... II-4 2.3.3 Kondensor ... II-5 2.3.4 Alat Ekspansi(Metering Device) ... II-6 2.4 Komponen Pendukung Mesin Pendingin ... II-6 2.4.1 Solenoid Valve ... II-6 2.4.2 Filter Dryer ... II-7 2.4.3 Sight Glass ... II-7
2.4.4 Access Port/Service Port ... II-8 2.4.5 Liquid Receiver ... II-8 2.4.6 Refrigeran ... II-8 2.5 Komponen/Peralatan Kontrol ... ... II-10
2.5.1 Thermostat ... II-10 2.5.2 HLPSTAT ... II-10 2.5.3 Motor Overload Protection ... II-11 2.6 Kinerja Sistem Refrigerasi Kompresi Uap ... II-11 2.6.1 Proses Kompresi ... II-11 2.6.2 Proses Kondensasi ... II-12 2.6.3 Proses Ekspansi ... II-12 2.6.4 Proses Evaporasi ... II-12 2.6.5 Koefisien Kerja, COP ... II-13 2.6.6 Laju Massa Refrigeran ... II-13 2.6.7 Daya Kompresor ... II-13 BAB III METODA PENYELESAIAN ... III-1
3.1 Diagram Alir ... III-1 3.2 Pengumpulan Data ... III-2 3.3 Pembuatan Rancangan ... III-2 3.4 Pemilihan Komponen ... III-2 3.5 Pembuatan Alat dan Perakitan ... III-2 3.6 Pengujian ... III-3 3.7 Analisa dan Evaluasi ... III-3 3.8 Analisa Kesalahan... III-3 3.9 Pembuatan Laporan ... III-3 3.10 Sistematika Perhitungan Beban ... III-3 3.10.1 Beban Kontruksi ...III-3
3.10.2 Koefisien Perpindahan Kalor Menyeluruh ...III-3 3.10.3 Beban Produk ...III-4 3.10.4 Beban Produk Persatuan Waktu ... III-4 3.10.5 Beban Wadah ...III-4 BAB IV PROSES, HASIL DAN PEMBAHASAN ... VI-1
4.1 Hasil Perhitungan Beban ... VI-1 4.1.1 Perhitungan Beban Kalor Melalui Dinding ... VI-1 4.1.2 Perhitungan Beban Kalor Melalui Pintu ... VI-2 4.1.3 Perhitungan Beban Produk ... VI-2 4.1.4 Perhitungan Beban Wadah ... VI-3 4.1.5 Perhitungan Beban Total ... VI-3 4.2 Hasil Perancangan... VI-3
4.2.1 Rangka ... VI-3 4.2.2 Kabin Penyimpanan ... VI-4 4.2.3 Pintu ... VI-4 4.3 Hasil Pembuatan/Manufaktur ... VI-5
4.3.1 Pembuatan Rangka ... VI-5 4.3.2 Pembuatan Kabin ... VI-5 4.3.3 Perakitan Komponen ... VI-6 4.4 Pemilihan Komponen ... VI-6 4.5 Cara Kerja Alat dan Diagram Kelistrikan... VI-7 4.6 Analisis Data ... VI-8 4.6.1 Langkah Pengambilan Data ... VI-8 4.6.2 Data Hasil Pengukuran ... VI-9 4.6.3 Perhitungan COP dan Efisiensi ... VI-10 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... V-1
5.1 Kesimpulan ...V-1
DAFTAR PUSTAKA ... VI-1 LAMPIRAN ... VII-1
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram instalasi mesin pendingin kompresi uap ... II-2 Gambar 2.2 Diagram proses sistem pendingin kompresi uap ... II-2 Gambar 2.3 Sistem pemipaan pada siklus refrigerasi ... II-3 Gambar 2.4 Evaporator ... II-4 Gambar 2.5 Kompressor ... II-5 Gambar 2.6 Kondenser ... II-5 Gambar 2.7 Alat ekspansi (Metering Device) ... II-6 Gambar 2.8 Solenoid valve ... II-6 Gambar 2.9 Filter dryer ... II-7 Gambar 2.10 Sight glass ... II-7 Gambar 2.11 Access port ... II-8 Gambar 2.12 Liquid receiver ... II-8 Gambar 2.13 Refrigeran ... II-8 Gambar 2.14 Termostat ... II-9 Gambar 3.1 Diagram Alir ... III-1 Gambar 4.1 Desain Rangka ... IV-3 Gambar 4.2 Desain Kabin Penyimpanan ... IV-4 Gambar 4.3 Desain Pintu ... IV-4 Gambar 4.4 Rangka ... IV-5 Gambar 4.5 Kabin Penyimpanan ... IV-5 Gambar 4.6 Perakitan Komponen ... IV-6 Gambar 4.7 Siklus mesin pendingin kompresi uap ... IV-7 Gambar 4.8 Diagram Kelistrikan ... IV-8 Gambar 4.9 Diagram Tekanan-Enthalpy (P-h) untuk R-134a ... IV-10 Gambar 4.10 Diagram Tekanan-Enthalpy (P-h) untuk R-134a Setelah Pengujian
Selama 2 Jam ... IV-11 Gambar 4.11 Produk berupa sayuran dan buah-buahan ... IV-12 Gambar 4.12 Keadaan di dalam ruang pendingin ... IV-13 Gambar 4.13 Disimpan di dalam ... IV-13 Gambar 4.14 Disimpan di depan ... IV- 3 Gambar 4.15 Disimpan di luar (temperatur kamar) ... IV- 4 Gambar 4.16 Kondisi sayuran kangkung setelah pengujian ... IV-14
Gambar 4.17 Kondisi brokoli setelah pengujian ... IV-15
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan sifat-sifat dasar refrigeran R-12 dengan R-134a ... II-10 Tabel 4.1 Nama komponen dan spasifikasinya ... IV-6 Tabel 4.2 Data hasil pengukuran ... IV-9
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
Simbol
COPa Coeficient of Performance actual -
COPC Coeficient of Performance Carnot -
h1 Enthalpy refrigeran masuk kompresor kJ/kg
h2 Enthalpy refrigeran keluar kompresor kJ/kg
h3 Enthalpy refrigeran keluar kondenser kJ/kg
h4 Enthalpy refrigeran masuk evaporator kJ/kg
I Arus listrik amper
̇ Laju aliran massa kg/s
P Daya listrik watt
Qc Kalor yang dilepas di kondenser kW
Qe Kalor yang diserap di evaporator kW
qc Efek kondensasi per unit massa kJ/kg
qe Efek refrigerasi per unit massa kJ/kg
Te Temperatur evaporasi oC
Tk Temperatur kondensasi oC
U Koefisien perpindahan kalor menyeluruh ⁄ V Tegangan listrik volt
W Kerja kompresi kW
w Kerja kompresi per unit massa kJ/kg
ηR efisiensi % Subscript a aktual
e evaporasi k kondensasi w kerja kompresi
