RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN MESIN PENDINGIN
DENGAN MENGGUNAKAN ETANOL 96% SEBAGAI
REFRIGERAN
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
HELBERT NIM. 100401028
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang
berjudul “RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN MESIN PENDINGIN
DENGAN MENGGUNAKAN ETANOL 96% SEBAGAI REFRIGERAN”. Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Strata-1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin sub bidang Konversi Energi, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi penulis, namun berkat dorongan, semangat, doa, dan bantuan baik materiil, moril, maupun spirituil dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Untuk itu sebagai manusia yang tahu terima kasih, dengan penuh ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada:
1. Bapak Tulus B. Sitorus, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.
2. Bapak Ir. A. Halim Nasution, M.Sc. selaku Dosen Pembanding I dan Bapak Suprianto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembanding II yang telah memberikan masukan dan saran dalam penyelesaian skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, M.T. selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
5. Kedua orang tua penulis, Tan Thiam Heng dan Liong Oei Sin Ji serta saudara penulis, Reny Tan, Riany Tan, Erlis Tan, Susy Tan, Candy Tan S.E., dan Filbert Tan S.Kom yang tidak pernah putus – putusnya memberikan dukungan, doa, dan kasih sayangnya yang tak terhingga kepada penulis.
7. Rekan-rekan khususnya Wunardi Surya, Stefanus Wangsa, Christianto, Dwyanto, Hendri, Kenny Austin, Michael Tanjaya, Derrick, dan seluruh rekan mahasiswa angkatan 2010 serta semua rekan mahasiswa Teknik Mesin yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis. 8. Teman – teman yang selalu memotivasi khususnya Ivan Liu, Elbert
Huang, Kenny Son Setiawan, Chandra Wijaya, William Tho, Yos Kelvin, Hendra Supardi dan semua teman – teman yang berada di Keluarga Mahasiswa Buddhis yang telah memberi semangat.
Penulis meyakini bahwa tulisan ini mungkin masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu penulis akan sangat berterima kasih dan dengan senang hati menerima saran, usul, dan kritik yang membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pembaca, Terima kasih.
Medan, 22 Maret 2016 Penulis,
ABSTRAK
Penggunaan mesin pendingin antara lain bertujuan untuk mengkondisikan dan mendinginkan udara ruangan. Mesin pendingin juga sering digunakan untuk mendinginkan atau mengawetkan makanan dan minuman. Mesin pendingin tanpa menggunakan energi listrik dengan menggunakan etanol sebagai pengganti refrigeran adalah mesin pendingin yang menggunakan etanol sebagai refrigeran. Etanol berfungsi sebagai penyerap panas yang dihasilkan oleh benda yang diletakkan di dalam lemari pendingin. Untuk menurunkan titik uap etanol dan mempercepat pendinginan digunakan alat bantu berupa pompa dengan jenis oscilating pumps. Panas dari benda dalam wadah pendingin dan udara luar yang
masuk dalam wadah disebut sebagai beban pendingin. Tujuan dari pengujian alat ini adalah untuk mengetahui bedan pendingin pada mesin antara lain konduksi, konveksi, radiasi, dan infiltrasi. Untuk mengetahui temperatur terendah yang dicapai mesin pendingin, kelebihan penggunaan Styrofoam dan proses kerjanya. Dalam melakukan rancang bangun sebuah mesin pendingin ruangan, dilakukan studi literatur yang diperoleh dari buku referensi, jurnal, internet setelah itu penentuan dimensi mesin pendingin ruangan dengan dasar ukuran mesin pendingin dan kapasitas tampung alat, dan kemudian pembuatan design dengan AUTOCAD 2011, penyiapan alat bahan, dan perakitan mesin pendingin. setelah
mesin siap dirakit, kemudian mesin diuji dengan menggunakan alat pengukur suhu agilent, termokopel dan data cuaca HOBO. Dari alat ukur tersebut diperoleh temperatur dalam dan luar ruangan, intensitas radiasi matahari, titik embun, dan nilai rasio humuditas. Hasil tersebut kemudian dianalisa dan diolah menjadi grafik untuk mempermudah pengamatan. Dari proses rancang bangun diperoleh kesimpulan bahwa styrofoam sebagai bahan dasar untuk merancang mesin pendingin mempunyai tingkat kekakuan yang tinggi serta konduktivitas termal yang rendah, total beban pendingin 6,75297 W, suhu terendah yang dicapai adalah 16-17 dari suhu ruangan 32-33 dalam waktu 1,5-2 jam dengan menggunakan etanol 96% sebanyak 300ml.
ABSTRACT
The usage of cooling machine is to condition and cool the room(air conditioning). Cooling machine like refrigerator is commanly use to refrigerate food and drink or to preserve it. Refrigerator that require no electricity power to operate is a refrigerator that can cool down a room temperature by evaporate etanol as a refrigerant. Etanol work as a heat absorber, absorb heat from room to cool down the room temperature. To fasten the reaction we used a pump, Oscilating pump. Total cooling load comes from room inside and infiltration that occurs. The main purpose of this project is to estimate the total cooling load such as conduction, convection, and radiation. The lowest temperature this machine achieve, the advantages of using Styrofoam material dan how its work. The design specification is base on books, journal, paper, internet and observation. Then we draw the design in 3D by using AutoCAD 2011, ready the tools to built, then we built the cooling machine. To examine the machine, we any measurement such as agilent and HOBO. From the measurement tools we obtain indoor and outdoor temperature, sun rays intensity, dew point and relative humidity. Then we observate the result are shown in graph. The conclusion is, Styrofoam is suitable to use as case in this machine because of its high stiffness and low thermal conduction, total cooling load is 6,75297 W, the lowest temperature is 16-17 from room temperature 32-33 in 1,5-2 hours operation. Used up to 300ml etanol 96% on each operate.
DAFTAR ISI
2.2 Pemilihan Styrofoam sebagai Bahan Utama ... 4
2.2.1 Pengertian dan Karakteristik Styrofoam ... 4
2.2.2 Styrofoam sebagai Insulasi Termal ... 6
2.3 Refrigeran, Media Pendingin dan Absorbent ... 7
2.3.1 Syarat Refrigeran ( Bahan Pendingin) ... 8
2.4 Alkohol (Etanol) ... 8
2.5 Karbon Aktif (Activated Carbon) ... 9
2.6 Perkiraan Beban Pendingin ... 10
2.6.1 Defenisi Beban Pendingin ... 10
2.6.2 Jenis Beban Pendingin ... 10
2.6.3 Sumber – Sumber Beban Pendingin ... 10
2.6.4 Panas Dari Udara Luar (Infiltrasi) ... 11
2.6.5 Konveksi... 14
2.6.5.1 Konveksi alamiah ... 14
2.6.5.1.1 Konveksi Bebas Pelat Horizontal ……….. 15
2.6.5.2 Konveksi Paksa ……… 17
2.6.6 Konduksi ... 19
2.6.7 Radiasi ... 22
2.7 Prinsip Kerja Mesin Pendingin ………..……… 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 25
3.1 Diagram Alir Pengujian ... 25
3.2 Penentuan Dimensi Alat ... 26
3.3 Pembuatan Desain Alat dengan AutoCAD 2011 ... 27
3.4 Penyiapan Alat dan Bahan ... 27
3.4.1 Penyiapan Alat ... 28
3.4.2 Penyiapan Bahan ... 31
3.5 Perakitan Alat Pendingin ... 36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 37
4.1 Analisa Dimensi Alat Pendingin ... 37
4.2 Analisa Bahan ... 40
4.2.1 Densitas Styrofoam ... 40
4.2.2 Kalor yang diserap Alkohol ... 41
4.3 Analisa Beban Pendingin ... 42
4.3.1 Beban Pendingin Akibat Infiltrasi ... 42
4.3.2 Beban Pendingin Akibat Radiasi ... 46
4.3.3 Beban Pendingin Akibat Konduksi dan Konveksi ... 47
4.3.4 Beban Pendingin Total ... 55
4.4 Analisa Grafik ... 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 64
5.1 Kesimpulan ... 64
5.2 Saran ... 64 DAFTAR PUSTAKA
