Saat ini showcase sangat berperan dalam kehidupan masyarakat. Showcase dipergunakan untuk mendinginkan minuman seperti soft drink, minuman kaleng, dan minuman berenergi tanpa membekukan cairan didalam kemasannya. Tujuan penelitian ini adalah : (a) membuat showcase dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui kalor yang dihisap evaporator persatuan massa refrigeran (c) mengetahui kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (d) mengetahui kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (e) mengetahui koefisien prestasi aktual (f) mengetahui koefisien prestasi ideal (g) mengetahui efisiensi showcase.
Showcase yang dipergunakan dalam penelitian merupakan showcase dengan siklus kompresi uap standar dan dengan panjang pipa kapiler 225 cm. Kompresor yang digunakan merupakan kompresor hermatik dengan daya 0,5 HP. Data yang diperoleh dari penelitian adalah suhu dan tekanan. Nilai-nilai entalpi diambil dari P-h diagram berdasarkan dari data suhu dan tekanan. Untuk perhitungan kalor yang diserap evaporator, kalor yang dilepas kondensor, kerja yang dilakukan kompresor, COPaktual, COPideal, dan efisiensi showcase didasarkan dari nilai-nilai
entalpi yang telah diperoleh.
Hasil penelitian memberikan beberapa kesimpulan (a) Showcase sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik (b) kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Qin = 190,3 kJ/kg dan berada pada kondisi stabil dengan nilai 191 kJ/kg (c)
kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Qout = 261 kJ/kg
dan berada pada kondisi stabil dengan nilai 242 kJ/kg (d) kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Win = 50,7 kJ/kg dan berada pada kondisi stabil
dengan nilai 51 kJ/kg (e) koefisien prestasi aktual showcase mempunyai rata-rata COPaktual = 3,8
dan berada pada kondisi stabil dengan nilai 3,7 (f) koefisien prestasi ideal showcase mempunyai rata-rata COPideal = 4,4 dan berada pada kondisi stabil dengan nilai 4,4 (g) efisiensi showcase
Currently showcase is very important role in people's lives. Showcase used to cool drinks such as soft drinks, canned drinks, and energy drinks without freeze fluid in the packaging. The aim of this study were: (a) making the showcase with the vapor compression cycle (b) determine the heat absorbed mass unity evaporator refrigerant (c) determine the heat released condenser refrigerant mass unity (d) determine the work done compressor refrigerant mass unity (e) knowing the actual achievement coefficient (f) determine the ideal achievement coefficient (g) determine the efficiency of the showcase.
Showcase used in the study is a showcase to the standard vapor compression cycle and using a capillary tube length of 225 cm. Compressors used are hermatik compressor with power of 0.5 horsepower. The data obtained from the study is the temperature and pressure. Enthalpy values are taken from the P-h diagram based on the data of temperature and pressure. For the calculation of the heat that is absorbed evaporator, condenser heat released, the work done compressor, COPaktual, COPideal, and showcase efficiency based on the values of enthalpy which has been obtained.
COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAN PANJANG PIPA
KAPILER 225 CM DAN DAYA KOMPRESOR 0,5 HP
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh
ALBERTUS AGUNG YOGA SATRIA NIM : 105214062
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
COP AND SHOWCASE EFFICIENCY WITH 225 CM
CAPILLARY LENGTH AND 0,5 HP COMPRESSOR POWER
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department
By
ALBERTUS AGUNG YOGA SATRIA Student Number : 105214062
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI
SANATA DHARMA UNIVERSITY
COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAN
PANJAI\G
PIPA KAPTLER 225 CM DANDAYA
KOMPRESOR 0,5 HPDisusun oleh
ALBERTUS AGI,ING YOGA SATRIA
NIM:
rc5?l4062Telah disetujui oleh Dosen Pembimbing Skripsi
COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAN PANJANG PIPA
KAPILER
225CM
DANDAYA
KOMPRESOR 0,5Hp
Dpersiapkan dan disusun oleh :
NAMA
: ALBERTUS AGUNG YOGA SATRIANIM
:105214062Telah diperahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal l0 November 2014
Susunan Dewan Penguji
Nama Lengkap
Wibowo Kusbandono, S.T., M.T.
Prasetyadi, S.Si., M.Si.
Ir. PK. Purwadi, M.T.
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
unhrk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, l0 Novernber 2Al4
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Dekan,
Tanda Tangan
,Oeyvl,-Ketua
Sekretaris
Anggota
IV
PERNYATAAN
KEASLIAN
KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan
di
suatu PerguruanTinggi, dan sepanjang pengetahuan sayajuga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
LEMBAR PERNYATAAN
PERSETUJUAN
PUBLIKAST
KARYA
ILMIAH
UNTUK KEPBNTINGAN
AKADBMIS
Yang bertanda
Dharma:
Nama
:Nomor
Mahasiswa
:tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata
Albertus Agung Yoga Satria
1052t4a62
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perp'ustakaan
Universitas Sanata Dharma karya iimiah yang berjudul :
COP dan Efisiensi Showcase dengan Panjang Pipa Kapiler 225 cm dan Daya
Kompresor 0,5 HP
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian
ini saya
memberikankepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma
hak untuk
menyimpan,mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media
lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta
ijin
dari saya maupunmemberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 16 Agustus 2014
Yang meny
VI
vii
ABSTRAK
Saat ini showcase sangat berperan dalam kehidupan masyarakat. Showcase dipergunakan untuk mendinginkan minuman seperti soft drink, minuman kaleng, dan minuman berenergi tanpa membekukan cairan didalam kemasannya. Tujuan penelitian ini adalah : (a) membuat showcase dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui kalor yang dihisap evaporator persatuan massa refrigeran (c) mengetahui kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (d) mengetahui kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (e) mengetahui koefisien prestasi aktual (f) mengetahui koefisien prestasi ideal (g) mengetahui efisiensi showcase.
Showcase yang dipergunakan dalam penelitian merupakan showcase dengan siklus kompresi uap standar dan dengan panjang pipa kapiler 225 cm. Kompresor yang digunakan merupakan kompresor hermatik dengan daya 0,5 HP. Data yang diperoleh dari penelitian adalah suhu dan tekanan. Nilai-nilai entalpi diambil dari P-h diagram berdasarkan dari data suhu dan tekanan. Untuk perhitungan kalor yang diserap evaporator, kalor yang dilepas kondensor, kerja yang dilakukan kompresor, COPaktual, COPideal, dan efisiensi showcase didasarkan
dari nilai-nilai entalpi yang telah diperoleh.
Hasil penelitian memberikan beberapa kesimpulan (a) Showcase sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik (b) kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Qin = 190,3 kJ/kg dan berada
pada kondisi stabil dengan nilai 191 kJ/kg (c) kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Qout = 261 kJ/kg dan berada pada
kondisi stabil dengan nilai 242 kJ/kg (d) kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Win = 50,7 kJ/kg dan berada pada
kondisi stabil dengan nilai 51 kJ/kg (e) koefisien prestasi aktual showcase mempunyai rata-rata COPaktual = 3,8 dan berada pada kondisi stabil dengan nilai
3,7 (f) koefisien prestasi ideal showcase mempunyai rata-rata COPideal = 4,4 dan
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
serta limpahan rahmat-Nya, sehingga penyusunan Skripsi yang berjudul “COP
dan Efisiensi Showcase dengan Panjang Pipa Kapiler 225 cm dan Daya
Kompresor 0,5 HP” dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan Skripsi ini banyak
mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai
pihak dan berkah dari Tuhan Yang Maha Esa, kendala-kendala yang dihadapi
tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan
penghargaan kepada :
1. Drs. Johanes Eka Priyatma, M.Sc., Ph.D. selaku Rektor Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta.
2. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si.,M.Sc. selaku Dekan FST Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Ir. PK. Purwadi, MT selaku ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta dan juga selaku pembimbing Skripsi, yang telah
dengan sabar, tekun, tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran
memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat
berharga kepada penulis selama menyusun Skripsi.
4. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan menyelesaikan
5.
Rekan-rekan Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin yang telah banyakmemberikan masukan kepada penulis
baik
selama dalam mengikutiperkuliahan maupun dalam penulisan Skripsi ini.
6.
Andreas Suwarto dan Swi Suprapti Ningsih selaku orang tua, yang sangatbanyak memberikan bantuan moril, material, arahan, dan selalu mendoakan
keberhasilan dan keselamatan selama menempuh pendidikan.
7.
Semuapihak
yangtidak
dapat penulis sebut satu persatu yang telahmembantu dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini
masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan
masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.
Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.
Terima kasih.
Yogyakarta, 16
x
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Manfaat ... 3
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Mesin Pendingin ... 4
xi
2.2.1 Bagian Utama Showcase ... 5
2.2.2 Sistem Kompresi Uap Pada Mesin Pendingin 2.2.3 Siklus Kompresi Uap ... 12
... 13
2.2.4 Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin ... 17
2.3 Tinjauan Pustaka ... 19
BAB III 3.1 Persiapan Alat ... 22
3.1.1 Komponen Utama Pembuatan Showcase ... 22
3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase ... 26
3.2 Pembuatan Showcase ... 32
3.2.1 Proses Pembuatan Showcase ... 32
3.2.2 Proses Pemetilan dan Pemvakuman ... 39
3.2.3 Proses Pengisian Refrigeran ... 40
BAB IV METODE PENELITIAN ... 42
4.1 Obyek yang Diteliti ... 42
4.2 Skematik Alat Penelitian ... 43
4.3 Alat Bantu Penelitian ... 44
4.4 Alur Penelitian ... 45
4.5 Cara mendapatkan data ... 46
4.6 Cara mengolah data dan pembahasan ... 47
4.7 Cara mendapatkan kesimpulan ... 48
BAB V HASIL PENELIIAN DAN PEMBAHASAN ... 49
xii
5.2 Perhitungan ... 51
5.3 Pembahasan ... 60
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 63
6.1 Kesimpulan ... 63
6.2 Saran ... 64
DAFTAR PUSTAKA ... 65
xiii
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 4.1 Tabel pengisian data ... 46
Tabel 5.1 Nilai tekanan, suhu refrigeran masuk kompresor
dan keluar kondensor
... 49
Tabel 5.2 Nilai Entalpi, Suhu Refrigeran Kondensor dan
Evaporator
... 50
Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap evaporator
... 51
Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas kondensor
... 53
Tabel 5.5 Hasil perhitungan kerja kompresor persatuan
massa refrigerant
... 55
Tabel 5.6 Hasil perhitungan koefisien prestasi aktual
(COPaktual)
... 56
Tabel 5.7 Koefisien prestasi ideal (COPideal) ... 58
xiv
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Showcase ... 5
Gambar 2.2 Refrigeran jenis R-134 a ... 7
Gambar 2.3 Kompresor Hermatik ... 9
Gambar 2.4 Evaporator ... 10
Gambar 2.5 Kondensor U, dengan 10 U ... 11
Gambar 2.6 Filter ... 11
Gambar 2.7 Pipa Kapiler ... 12
Gambar 2.8 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap ... 13
Gambar 2.9 Diagram P-h ... 14
Gambar 2.10 Diagram T-s ... 15
Gambar 3.1 Kompresor jenis Hermatik ... 22
Gambar 3.2 Kondensor U ... 23
Gambar 3.3 Pipa kapiler ... 24
Gambar 3.4 Evaporator ... 25
Gambar 3.5 Filter ... 25
Gambar 3.6 Refrigeran ... 26
Gambar 3.7 Tube cutter ... 27
Gambar 3.8 Pelebar pipa ... 27
Gambar 3.9 Fan ... 28
xv
Gambar 3.11 Alat las tembaga ... 29
Gambar 3.12 Bahan las dan borak ... 30
Gambar 3.13 Pentil ... 30
Gambar 3.14 Metil ... 31
Gambar 3.15 Thermostat ... 31
Gambar 3.16 Pompa vakum ... 32
Gambar 3.17 Kerangka Showcase ... 33
Gambar 3.18 Pemasangan kompresor pada kerangka showcase ... 33
Gambar 3.19 Pemasangan kondensor ... 34
Gambar 3.20 Pemasangan Evaporator ... 34
Gambar 3.21 Pengelasan antara kompresor dengan kondensor ... 35
Gambar 3.22 Pemasangan pipa kapiler ... 35
Gambar 3.23 Pemasangan manifold gauge ... 36
Gambar 3.24 Pemasangan manifold gauge ... 36
Gambar 3.25 Pemasangan Thermostat ... 37
Gambar 3.26 Pemasangan pentil ... 37
Gambar 3.27 Pengelasan potogan pipa kapiler ... 38
Gambar 3.28 Pemasangan blower ... 38
Gambar 4.1 Showcase ... 42
Gambar 4.2 Skematik showcase ... 43
Gambar 4.3 Termokopel dan penampil suhu digital ... 44
xvi
Gambar 4.5 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin
pendingin
... 45
Gambar 4.6 Penggunaan diagram P-h ... 47
Gambar 5.1 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator ... 52
Gambar 5.2 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor ... 54
Gambar 5.3 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran ... 55
Gambar 5.4 Koefisien prestasi aktual showcase ... 57
Gambar 5.5 Koefisien prestasi ideal showcase ... 58
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan teknologi pada jaman modern ini semakin meningkat seiring
dengan meningkatnya taraf hidup. Mesin pendingin merupakan alat yang saat ini
tidak asing lagi dan dapat ditemui di setiap tempat. Seperti yang dapat kita jumpai
di dalam rumah tangga, di tempat-tempat perbelanjaan, di alat-alat transportasi,
dan lain-lain. Terdapat beberapa macam jenis mesin pendingin apabila dilihat dari
fungsinya. Ada yang berfungsi untuk membekukan, mendinginkan, dan ada yang
berfungsi untuk pengkondisian udara. Dan sebagian besar, mesin pendingin
menggunakan siklus kompresi uap. Beberapa contoh mesin pendingin yng
digunakan untuk mendinginkan ataupun untuk membekukan adalah : showcase,
cold storage, freezer, kulkas, dan lain sebagainya. Sedangkan mesin pendingin
yang berfungsi untuk pengkondisian udara adalah : AC, water chiller, dan lain
sebagainya.
Pada skripsi ini akan dibahas cara pembuatan showcase dan karakteristik dari
showcase yang dibuat. Showcase di pergunakan untuk mendinginkan minuman
kemasan seperti : soft drink, minuman kaleng, minuman berenergi, yang dapat
kita jumpai di tempat-tempat perbelanjaan, rumah sakit, stasiun, kantin sekolah,
serta tempat-tempat lain yang kebanyakan berada di tempat yang ramai yang
dikunjungi banyak orang. Showcase menggunakan blower yang digunakan untuk
Dengan latar belakang tersebut, penulis berkeinginan untuk mempelajari,
memahami, serta mengenal unjuk kerja dari showcase. Cara yang dilakukan
adalah membuat serta meneliti mesin pendingin showcase yang dibuat.
1.2. Tujuan
Tujuan pengujian showcase adalah :
a. Membuat showcase dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk
mendinginkan minuman.
b. Mengetahui karakteristik showcase yang dibuat :
- Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Qin)
- Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Qout)
- Menghitung kerja kompresor (Win)
- Menghitung COPaktual dan COPideal
- Menghitung efisiensi
1.3. Batasan Masalah
Batasan-batasan dalam pembuatan mesin pendingin showcase ini adalah :
a. Daya kompresor yang dipergunakan sebesar 0,5 HP.
b. Refrigeran yang digunakan pada showcase adalah R134a.
c. Panjang pipa kapiler yang digunakan sebesar 225 cm, diameter 0,028 inchi ,
d. Kondensor dan evaporator yang dipergunakan memiliki ukuran yang sama
sesuai dengan kondensor dan evaporator showcase yang menggunakan daya
kompresor 0,5 HP.
e. Memiliki tambahan alat yaitu filter.
1.4. Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan pada mesin pendingin
showcase ini adalah :
a. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan melakukan penelitian
tentang showcase.
b. Dapat memberikan gagasan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk mendinginkan atau
peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas dari suatu tempat yang
memiliki temperatur rendah ke temperatur yang lebih tinggi. Mesin pendingin
yang banyak digunakan umumnya menggunakan siklus kompresi uap. Siklus
kompresi uap terdiri dari beberapa proses, yaitu proses kompresi, proses
kondensasi, proses penurunan tekanan (proses isentalpi), dan proses penguapan.
Dalam mesin pendingin tentu memerlukan beberapa komponen penting agar
mesin pendingin tersebut dapat bekerja, antara lain : kompresor, kondensor,
evaporator, pipa kapiler / katup ekspansi, filter, dan refrigeran. Proses
pendinginan dalam mesin pendingin terdapat beberapa langkah. Yang pertama
dimulai dari kompresor. Dengan adanya aliran listrik, motor kompresor akan
bekerja mengisap gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran
hisap. Kemudian kompresor memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi
uap/gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi, gas kemudian
memasuki kondensor. Gas bertekanan tinggi tersebut di dalam kondensor
akan didinginkan oleh udara di luar mesin pendingin. Kalor berpindah dari
kondensor ke udara sekelilingnya sehingga suhunya turun mencapai suhu
kondensasi (pengembunan) dan wujudnya berubah menjadi cair. Refrigeran yang
Refrigeran kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan
panjang sehingga tekanannya akan turun. Dari pipa kapiler, refrigeran yang sudah
bertekanan rendah ini kemudian memasuki ruang evaporator. Di dalam
evaporator, refrigeran berubah wujud dari cair menjadi gas (mendidih). Proses
pendidihan dapat berlangsung karena evaporator mengambil kalor dari lingkungan
di sekeliling evaporator, sehingga ruangan di sekitar evaporator menjadi dingin.
Setelah mendidih dan berubah menjadi gas, refrigeran kembali dihisap oleh
kompresor dan siklus berulang kembali dari awal.
2.2 Showcase
2.2.1. Bagian Utama Showcase
Showcase yaitu suatu mesin pendingin yang dipergunakan untuk
mendinginkan minuman kemasan seperti : soft drink, minuman kaleng, minuman
berenergi, yang dapat dijumpai di tempat-tempat perbelanjaan, rumah sakit,
stasiun, kantin sekolah, serta tempat-tempat lain yang berada di tempat yang ramai
yang dikunjungi banyak orang. Gambar 2.1 memperlihatkan contoh dari
Gambar 2.1 Showcase
Showcase tersusun atas beberapa komponen utama : refrigeran,
kompresor, evaporator, kondensor, filter, dan pipa kapiler.
a. Bahan Mesin Pendingin (Refrigeran)
Fluida kerja yang dipergunakan dalam mesin pendingin disebut refrigeran.
Refrigeran adalah suatu zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair
atau sebaliknya. Untuk dapat terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan
suatu bahan pendingin atau refrigeran yang digunakan untuk mengambil panas
dari evaporator dan membuangnya dalam kondensor.
Terdapat berbagai jenis refrigeran yang dapat digunakan dalam sistem
kompresi uap. Suhu kerja evaporator dan kondensor menentukan dalam pemilihan
refrigeran. Refrigeran yang umum digunakan pada mesin pendingin termasuk ke
dalam keluarga chlorinated fluorocarbons. Pada penelitian ini refrigeran yang
kondensor evaporator
kompresor
digunakan adalah jenis R-134 a. Beberapa syarat dari bahan pendingin yang dapat
dipergunakan untuk keperluan proses pendinginan antara lain :
Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
Ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon
Umur hidup di udara pendek
Tidak memberikan efek pemanasan global.
Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak
pelumas dan sebagainya.
Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem
pendingin.
Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana
maupun dengan alat detektor kobocoran.
Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
b. Kompresor
Kompresor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menaikkan tekanan. Sebagai
akibat kenaikan tekanan, suhu refrigeran juga ikut naik. Kompresor yang sering
dipakai pada mesin pendingin adalah jenis kompresor Hermatik (Hermatic
Compressor). Kompresor ini digerakan langsung oleh motor listrik dengan
komponen mekanik dan berada dalam satu wadah tertutup. Kompresor hermatik
dapat bekerja dengan prinsip reciprocating maupun rotary, posisi porosnya bisa
vertikal maupun horizontal. Faktor lain penggunaan kompresor hermatik ini pada
mesin pendingin adalah motor dapat bekerja pada keadaan yang bersih, karena
dalam satu wadah yang tertutup tidak ada debu atau kotoran yang dapat
memasukinya. Dalam penggunaan kompresor hermatik ada beberapa keuntugan
dan kerugian, yang dimilikinya.
1. Keuntungan :
a. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran bahan
refrijerasi.
b. Bentuknya kecil dan harganya murah.
c. Tidak memakai penggerak dari luar sehingga suaranya lebih tenang dan
getarannya kecil.
2. Kerugian :
a. Bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki
sebelum rumah kompresor dipotong.
Gambar 2.3 Kompresor Hermatik
c. Evaporator
Evaporator merupakan salah satu komponen utama dari sistem pendinginan,
yang di dalamnya mengalir suatu cairan refrigeran yang berfungsi sebagai
penyerap panas dari produk yang didinginkan dengan cara merubah fase dari cair
menjadi gas. Proses penguapan memerlukan panas, panas diambil dari
lingkungan sekitar evaporator (air atau bahan makanan/minuman yang akan
didinginkan di sekitar evaporator). Evaporator jenis plate dan jenis pipa bersirip
yang sering dipakai untuk proses pendinginan makanan ataupun minuman. Bahan
pipa evaporator yang terbaik adalah logam, karena logam berfungsi sebagai
konduktor. Namun kebanyakan terbuat dari bahan tembaga atau alumunium.
Tembaga dan kuningan dapat digunakan untuk semua refrijeran keculi ammonia.
Tembaga akan larut oleh ammonia murni, alumunium dan magnesium akan
berkarat dengan cepat jika digunakan untuk methyl-klorida jika di dalamnya
adalah jenis pipa dengan plat datar atau plate, pipa-pipa, dan pipa dengan
sirip-sirip.
Gambar 2.4 Evaporator
d. Kondensor
Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menurunkan suhu dan
merubah fase refrigeran dari fase gas menjadi cair. Pada saat terjadinya penurunan
suhu dan perubahan fase, panas dikeluarkan kondensor ke udara melalui
rusuk-rusuk kondensor. Sebagai akibat dari kehilangan panas, kondisi refrigeran berubah
dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan kemudian berubah fase menjadi cair. Pada
saat perubahan dari gas panas lanjut ke gas jenuh, suhu refrigeran mengalami
penurunan dan pada saat perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh, suhu
refrigeran tetap. Proses perubahan kondisi yang berlangsung di kondensor
berjalan pada tekanan yang tetap. Kondensor yang umum digunakan pada mesin
pendingin kapasitas kecil, adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, dengan
Gambar 2.5 Kondensor U, dengan 10 U
e. Filter
Filter (saringan) berguna untuk menyaring kotoran yang mungkin terbawa
aliran refrigeran selama bersirkulasi. Filter dipasang pada posisi sebelum pipa
kapiler, diharapkan kotoran tidak masuk ke dalam pipa kapiler. Dengan kondisi
yang bersih, kemungkinan pipa kapiler tersumbat menjadi kecil. Sehingga tidak
masuk ke dalam kompresor dan pipa kapiler. Dengan bahan pendingin yang
bersih menyebabkan evaporator dapat menyerap kalor lebih maksimal. Bentuk
filter berupa tabung kecil dengan diameter antara 10-20 mm, sedangkan
panjangnya tak kurang dari 8-15 mm, di dalam tabung tersebut terdapat penyaring
atau filter.
f. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah yang berfungsi untuk menurunkan tekanan. Pipa kapiler
merupakan suatu pipa pada mesin pendingin dengan ukuran diameter berkisar
antara 0,026 atau 0,031 inci, yang dimaksudkan untuk menghasilkan drop tekanan
yang diinginkan. Beberapa keuntungan menggunakan pipa kapiler adalah
harganya yang murah dan mudah dicari serta pada saat mulai beroperasi
kompresor dapat bekerja lebih ringan karena momen torquenya (momen puntir)
yang diperlukan lebih kecil. Pada sistem yang menggunakan katup-katup lain,
pada saat kompresor akan mulai bekerja di dalam sistem telah ada perbedaan
tekanan pada sisi tekanan tinggi dan rendah, tapi dengan memakai pipa kapiler
pada saat kompresor tidak bekerja tekanan di dalam sistem akan jadi sama karena
pada pipa kapiler tidak terdapat alat penutup apa-apa, dengan demikian kompresor
[image:30.595.101.512.278.617.2]dapat bekerja lebih ringan.
Gambar 2.7 Pipa Kapiler
2.2.2. Sistem Kompresi Uap Pada Mesin Pendingin
Sistem refrigerasi uap atau kompresi uap merupakan jenis mesin
utama yaitu kompresor, kondensor, katup ekspansi atau pipa kapiler, evaporator,
dan filter. Dalam siklus ini uap refrigeran bertekanan rendah akan ditekan oleh
kompresor menjadi bertekanan tinggi, dan kemudian uap refrigeran bertekanan
tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam kondensor.
Kemudian cairan refrigeran bertekanan tinggi tersebuttekanannya diturunkan oleh
katup ekspansi atau pipa kapiler agar cairan refrigeran tekanan rendah tersebut
dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigeran tekanan rendah.
2.2.3. Siklus Kompresi Uap
Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap tersaji pada Gambar 2.8.
Siklus kompresi uap pada diagram P-h tersaji pada Gambar 2.9, dan pada diagram
T-s tersaji pada Gambar 2.10.
Gambar 2.8 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap
1
2 3
4
Sisi tekanan tinggi
Sisi tekanan rendah
Keterangan :
a. Qin : kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran
b. Kompresor
c. Qout : kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran
d. Katup ekspansi atau pipa kapiler
[image:32.595.100.549.175.648.2]e. Filter
Gambar 2.9 Diagram P-h
P
P2
P1
h3 = h4 h1 h2
Qout
Qin
h
3 3a
4
2a
Win
1
2
Gambar 2.10 Diagram T-s
Proses kompresi uap pada diagram P-h dan T-s meliputi proses : kompresi,
penurunan suhu dan pengembunan, proses penurunan tekanan dan proses
penguapan.
Proses (1-2) adalah proses kompresi yang berlangsung pada entropi yang tetap
(atau berlangsung pada proses isoentropi). Kondisi awal refrigeran pada saat
masuk di kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah dikompresi
refrigeran menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi.
Proses (2-2a) merupakan penurunan suhu (desuperheating). Proses ini
berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran yang bertekanan dan
bertemperatur tinggi keluar dari kompresor dan membuang panas ke kondensor
sehingga akan berubah fase dari gas panas lanjut menjadi cair.
3
3a
2
2a
Win
1
Qin Qout
4
Pada proses (2a-3a) merupakan proses pembuangan kalor ke lingkungan
sekitar kondensor pada suhu yang tetap. Di kondensor terjadi pertukaran kalor
antara refrigeran dengan udara, kalor berpindah dari refrigeran ke udara yang
ada di sekitar kondensor sehingga refrigeran mengembuan menjadi cair. Di
kondensor terjadi isobar (tekanan sama) dan isothermal (suhu sama).
Pada proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut. Terjadi pelepasan
kalor yang lebih besar dari pada yang dibutuhkan pada proses kondensasi,
sehingga suhu refrigeran cair yang keluar dari kondensor lebih rendah dari
suhu pengembunan dan berada pada keadaan cair yang sangat dingin.
Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan berlangsung pada entalpi
yang tetap. Kondisi refrigeran berubah bentuk dari fase cair menjadi fase
campuran antara cair dan gas. Akibat penurunan tekanan, suhu refrigeran juga
mengalami proses penurunan.
Proses (4-1a) merupakan proses penguapan. Pada proses ini terjadi perubahan
fase dari cair menjadi gas. Kalor yang dipergunakan untuk merubah fase
diambil dari lingkungan sekitar evaporator. Proses berjalan pada tekanan yang
tetap dan suhu yang sama. Suhu evaporator lebih rendah dari suhu lingkungan
di sekitar evaporator.
Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut. Pada proses ini temperatur
refrigeran mengalami panas yang berlebih (super heat). Walaupun temperatur
uap refrigeran naik, tetapi tekanan tidak berubah. Sebenarnya ada perubahan
2.2.4. Perhitungan Karakteristik Showcase
[image:35.595.103.511.198.581.2]Dengan melihat siklus kompresi uap pada diagram P-h yang tersaji pada
Gambar 2.9, maka dapat dihitung besarnya : (a) kerja kompresor per satuan massa
(b) kalor yang dilepas kondensor per satuan massa (c) kalor yang diserap
evaporator per satuan massa (d) COP mesin showcase, dan (e) efisiensi mesin
showcase.
a. Kerja kompresor per satuan massa.
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar mesin
showcase dapat bekerja dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :
Win = h2-h1 ...(2.1)
pada Persamaan (2.1) :
Win : kerja yang dilakukan kompresor, (kJ/kg)
h2 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kompresor, (kJ/kg)
h1 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kompresor, (kJ/kg)
b. Kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa.
Besar kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.2):
Qout = h2-h3 ...(2.2)
pada Persamaan (2.2) :
Qout : energi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran, (kJ/kg)
h3 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kondensor, (kJ/kg)
c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa.
Besar kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.3) :
Qin = h1-h4 = h1-h3 ...(2.3)
pada Persamaan (2.3) :
Qin : energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran, (kJ/kg)
h1 : nilai enthalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg)
h4 : nilai enthalpi refrigeran masuk evaporator (kJ/kg)
d. COP aktual mesin pendingin.
COP aktual (Coefficient Of Performance) mesin pendingin adalah
perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang
diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin pendingin dapat
dihitung dengan Persamaan (2.4):
COPaktual= = ...(2.4)
pada Persamaan (2.4) :
Qin : Kalor yang diserap evaporator persatuan massa.
e. COP ideal mesin pendingin
COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin,
dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :
COPideal = Te / (Tc – Te ) ...(2.5)
pada Persamaan (2.5) :
COPideal: koefisien prestasi maksimum showcase
Te : suhu evaporator, K
Tc : suhu kondensor, K
f. Efisiensi mesin pendingin
Efisiensi mesin pendingin dapat dihitung dengan Persamaan (2.6) :
η =
...(2.6)
pada Persamaan (2.6) :
η : efisiensi mesin pendingin
COPaktual : koefisien prestasi showcase
COPideal : koefisien prestasi maksimum showcase
2.3 Tinjauan Pustaka
Dendi Dwinanda (2003) melakukan penelitian tentang analisis pengaruh
bentuk lekukan pipa kapiler pada refrigerator. Diperoleh kesimpulan bahwa
bentuk lekukan pada pipa kapiler mempengaruhi besar kecilnya suhu di dalam
evaporator, dan juga terbukti bahwa yang menghasilkan suhu dingin terendah dan
Ekadewi Anggraini Handoyo dan Agus Lukito (2002) melakukan
penelitian tentang pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada suction line terhadap
kinerja mesin pendingin. Diperoleh kesimpulan bahwa COP mesin pendingin
menurun saat temperatur ruangan beban makin rendah, COP mesin pendingin
meningkat jika pipa kapiler dililitkan pada suction line, dan waktu pendinginan
tidak berubah jika pipa kapiler dililitkan pada line suction.
Komang Metty Trisna Negara, Hendra Wijaksana, Nengah Suarnadwipa,
dan Made Sucipta (2010) melakukan analisa tentang performansi sistem
pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan
penerapan metode Cooled Energy Storage (CES) yang ditempatkan pada sebuah
box. Cooled Energy Storage yaitu merupakan modifikasi sebagai pengganti dari
fungsi evaporator pada sistem AC. Modifikasi ini dilakukan dengan tujuan untuk
menghemat penggunaan energi listrik sebagai akibat penggunaan AC yang
semakin meningkat. Pada modifikasi ini, fungsi AC digabungkan dengan AHU
dengan memanfaatkan fungsi evaporator sebagai sumber pendinginannya, dimana
evaporator dimasukkan kedalam box yang telah diisi air dengan volume 0,072 m³.
Dengan menggunakan pompa, air dingin tersebut dialirkan ke AHU, selanjutnya
dimanfaatkan sebagai pendingin ruangan. Pengujian dilakukan dengan
membandingkan dua cara pengoperasian. Pertama, sistem AC dan AHU
dioperasikan secara bersamaan, sedangkan cara kedua sistem AC dioperasikan
untuk mendinginkan air di box CES sampai mencapai suhu yang hampir sama
seperti pada saat cara pertama. Selanjutnya, sistem AC dimatikan dan AHU
pertama yaitu temperatur air di box CES mencapai sekitar 0,9ºC dalam waktu
pengujian selama 1 jam (dengan interval pencatatan data setiap 10 menit),
sedangkan temperatur ruangan mencapai 12,9ºC dan penggunaan daya listriknya
mencapai 0,8650 kWh. Pada cara kedua, temperatur air di box CES mencapai
sekitar 0,5ºC pada selang waktu pengujian selama 30 menit. Setelah AC
dimatikan dan AHU dioperasikan, ruangan hanya mampu didinginkan mencapai
temperatur 17,8ºC dalam waktu 30 menit. Tetapi, temperatur air di box CES
mencapai 16,5ºC pada 10 menit pertama dan terjadi peningkatan yang sangat kecil
pada menit-menit berikutnya. Penggunaan daya listrik dengan cara yang kedua ini
menunjukkan terjadinya penghematan sebesar 0,4201 kWh dibandingkan dengan
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1 Persiapan Alat
3.1.1 Komponen Utama Pembuatan Showcase
a. Kompresor :
Kompresor merupakan komponen utama pada mesin pendingin yang
berfungsi untuk menaikkan tekanan, dan sebagai akibat dari kenaikan tekanan
tersebut, suhu refrigeran pada mesin pendingin juga ikut naik. Gambar 3.1
[image:40.595.100.511.159.587.2]memperlihatkan kompresor yang digunakan dalam pembuatan showcase :
Gambar 3.1 Kompresor jenis Hermatik
Jenis kompresor : Hermetic Refrigeration
Seri kompressor : Model Samsung SD152Q-L1U2
Voltase : 220 V
b. Kondensor
Kondensor merupakan suatu alat yang berfungsi untuk menurunkan suhu dan
merubah fase refrigeran dari fase gas menjadi cair. Dalam pembuatan showcase
ini menggunakan kondensor berjenis U. Gambar 3.2 menyajikan kondensor yang
[image:41.595.101.494.208.752.2]dipergunakan :
Gambar 3.2 Kondensor U
Panjang pipa : 12 m
Diameter pipa : 5 mm
Bahan pipa : Baja
Bahan sirip : Baja
Diameter sirip : 2 mm
jarak antar sirip : 4,5 mm
Jumlah sirip : 110 buah
c. Pipa kapiler
Pipa kapiler merupakan alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan, dari
tekanan tinggi ke tekanan rendah. Menurunnya tekanan terjadi karena diameter
pipa kapiler kecil. Gambar 3.3 menyajikan gambar pipa kapiler yang
[image:42.595.100.501.213.594.2]dipergunakan :
Gambar 3.3 Pipa kapiler
Panjang pipa kapiler : 225 cm
Diameter pipa kapiler : 0,028 inchi
Bahan pipa kapiler : Tembaga
d. Evaporator
Evaporator digunakan untuk menguapkan refrigeran, yaitu untuk merubah fase
dari cair menjadi gas. Proses perubahan fase dari cair menjadi gas ini memerlukan
kalor yang diambil dari lingkungan evaporator tersebut. Dalam pembuatan
Gambar 3.4 Evaporator
e. Filter
Filter merupakan alat yang digunakan untuk menyaring kotoran misalnya
korosi, serbuk-serbuk sisa pemotongan, atau uap air, agar tidak terjadi
penyumbatan pada pipa kapiler. Penggunaan filter pada pembuatan showcase
(Gambar 3.5) dengan ukuran panjang 90 mm dan diameter 19,4 mm.
f. Refrigeran
Adalah sejenis gas yang digunakan sebagai bahan pendingin. Penggunaan
refrigeran pada pembuatan showcase mempergunakan jenis R-134a (Gambar
[image:44.595.100.501.192.582.2]3.6).
Gambar 3.6 Refrigeran
3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase
a. Tube cutter (Pemotong pipa)
Yaitu merupakan alat pemotong pipa tembaga, agar hasil potongan bisa rata
serta dapat mempermudah pengelasan pada proses pembuatan showcase (Gambar
Gambar 3.7 Tube cutter
b. Tube expander (Pelebar pipa)
Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan atau melebarkan pada ujung
pipa tembaga agar dapat disambungkan dengan pipa yang lain (Gambar 3.8).
c. Fan
Fan merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mensirkulasikan suhu dingin
dari evaporator ke seluruh ruangan showcase. Gambar 3.9 menyajikan fan yang
[image:46.595.99.500.197.541.2]digunakan dalam pembuatan showcase.
Gambar 3.9 Fan
d. Manifold gauge
Manifold gauge merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan
refrigeran dalam sistem pendinginan, baik dalam saat pengisian refrigeran
maupun pada saat showcase beroperasi. Pengukuran tekanan yang terlihat dalam
manifold gauge adalah tekanan evaporator atau tekanan hisap kompresor, dan
Gambar 3.10 Manifold gauge
e. Alat las tembaga
Yaitu alat yang digunakan pada proses pengelasan, dan juga dibutuhkan pada
proses menambal, menyambung, atau melepaskan sambungan pipa tembaga pada
sistem pendinginan showcase (Gambar 3.11).
Gambar 3.11 Alat las tembaga
f. Bahan las
Bahan las yang digunakan dalam penyambungan pipa kapiler menggunakan
jika penyambungan antara tembaga dan besi. Penggunaan bahan tambah
dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan lebih merekat jika
menggunakan borak sebagai pengikat (Gambar 3.12).
Gambar 3.12 Bahan las dan borak
g. Pentil
Merupakan alat yang digunakan untuk mengisi gas / tempat masuknya
refrigeran, yang digunakan pada saat pengisian metil dan juga merupakan tempat
terjadinya proses pemvakuman (Gambar 3.13).
h. Metil
Metil merupakan cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran
pipa kapiler. Penggunaan metil dalam pembersihan saluran pipa kapiler ini
sebanyak satu tutup botol metil (Gambar 3.14).
Gambar 3.14 Metil
i. Thermostat
Thermostat adalah alat yang digunakan untuk mengatur suhu evaporator pada
suhu 11-1,5°C. Penggunaan thermostat pada showcase ini yaitu jika suhu yang
diinginkan telah tercapai, maka kompresor akan mati secara otomatis (Gambar
3.15).
j. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem
pendinginan sehingga dapat menghilangkan udara dan gas-gas yang tidak
terkondensasi secara baik di dalam sistem. Hal ini dilakukan agar tidak
menggangu sistem refrigerasi, karena uap air pada sistem pendinginan akan dapat
menggangu kerja mesin pendingin (Gambar 3.16).
Gambar 3.16 Pompa vakum
3.2 Pembuatan Showcase
3.2.1 Proses Pembuatan Showcase
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan showcase yaitu:
1. Membuat kerangka showcase dan pasang sterofoam pada kerangka
tersebut sebagai dinding dari showcase dengan ukuran yang telah
Gambar 3.17 Kerangka Showcase
2. Persiapkan kompresor dengan spesifikasi tenaga 0,5 HP, pasang dengan
menggunakan baut pada kerangka.
Gambar 3.18 Pemasangan kompresor pada kerangka showcase
Gambar 3.19 Pemasangan kondensor
4. Pasang evaporator di dalam kerangka showcase (berada di depan
kondensor yang telah dipasang ).
Gambar 3.20 Pemasangan Evaporator
5. Kemudian las lubang masuk filter dengan pipa pada kondensor, dan juga
Gambar 3.21 Pengelasan antara kompresor dengan kondensor
6. Las pipa kapiler dengan panjang 225cm dengan pipa pada evaporator.
Gambar 3.22 Pemasangan pipa kapiler
7. Las manifold gauge antara pipa tekan kompresor dengan kondensor, dan
juga antara pipa hisap kompresor dengan evaporator.
Filter
Gambar 3.23 Pemasangan manifold gauge
8. Las manifold gauge antara pipa evaporator dengan pipa kondensor.
Gambar 3.24 Pemasangan manifold gauge
9. Pasang thermostat pada kerangka showcase, dan juga kabel yang
terhubung antara thermostat dengan kompresor.
Pipa tekan kompresor
Gambar 3.25 Pemasangan Thermostat
10.Las pentil dengan pipa hisap kompresor.
Gambar 3.26 Pemasangan pentil
11. Las potongan pipa kapiler dengan panjang kira-kira 10cm pada lubang out
filter yang sudah dilas dengan kondensor.
Thermostat
Gambar 3.27 Pengelasan potongan pipa kapiler
12.Kemudian, pasang fan pada dinding atau sekat dengan menggunakan
sterofoam sebagai dinding yang berada di depan evaporator.
3.2.2 Proses Pemetilan dan Pemvakuman
Langkah-langkah yang dilakukan pada proses pemetilan dan pemvakuman
adalah sebagai berikut :
a. Pengisian Metil
Pemberian metil melalui pipa kapiler (ujungnya masih terbuka) yang telah
dipasang / dilas pada evaporator, dengan langkah-langkah :
1. Hidupkan kompresor dan tutup pentil yang telah terpasang pada kompresor
tersebut.
2. Kemudian tuang metil kira-kira 1 tutup botol metil.
3. Tempatkan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, sehingga
metil dihisap oleh pipa kapiler untuk membersihkan atau memastikan bahwa
tidak ada kotoran yang tersumbat di dalam pipa kapiler.
4. Matikan kompresor dan las pada ujung pipa kapiler pada lubang out filter
hingga tertutup rapat.
b. Pemvakuman
Merupakan proses untuk menghilangkan udara yang terjebak dalam rangkaian,
yaitu dengan cara :
1. Persiapkan manifold terlebih dahulu, dengan 1 selang yang berwarna biru (low
pressure), yang dipasang pada pentil dan sudah dipasang dopnya, serta 1
selang berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung freon /
2. Pada saat pemvakuman, kran manifold terbuka dan kran tabung freon /
refrigeran tertutup.
3. Kemudian nyalakan kompresor dan akan secara otomatis udara yang terjebak
dalam rangkaian akan keluar lewat potongan pipa kapiler yang telah dilas
dengan lubang out filter.
4. Pastikan bahwa udara yang terjebak telah habis dengan cara menggunakan
korek api yang dinyalakan dan kemudian letakkan api tersebut di depan ujung
potongan pipa kapiler.
5. Pastikan pada jarum pressure gauge menunjukan angka 0 psi / -30 psi.
6. Las ujung potongan pipa kapiler tersebut.
3.2.3 Proses Pengisian Refrigeran
Refrigeran yang dipergunakan dalam pembuatan showcase yaitu refrigeran
dengan jenis R-134a. Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengisian refrigeran
yaitu :
1. Pasang selang manifold warna biru pada pentil kompresor (pipa pengisian
refrigeran), dan selang berwarna kuning pada pada tabung refrigerant.
2. Pada saat mengisi refrigeran, lakukan secara perlahan-lahan pada saat
membuka kran manifold, namun jangan sampai membuka penuh kran
manifold tersebut serta jangan melebihi batas 10 psi.
3. Apabila refrigeran sudah mencapai tekanan 10 psi, tutup kran pada tabung
refrigeran ini berhasil, matikan showcase terlebih dahulu dan perhatikan jarum
pada manifold gauge.
4. Jarum yang ditunjukkan manifold gauge pada saat showcase dimatikan yaitu
menunjukkan angka 50 psi hingga 100 psi. Dalam hal ini berarti sirkulasi
refrigeran berjalan dengan baik, dan showcase dapat digunakan untuk
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Obyek yang Diteliti
Obyek yang diteliti adalah mesin showcase. Gambar 4.1 memperlihatkan
mesin showcase yang dijadikan obyek penelitian.
[image:60.595.102.544.239.674.2]
Gambar 4.1 Showcase
Thermostat Kompresor Pipa kapiler
Blower Evaporator
4.2Skematik Alat Penelitian
[image:61.595.99.495.167.594.2]Skematik mesin showcase yang diteliti tersaji pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Skematik showcase
Keterangan alat pada Gambar 4.2:
a. Termokopel dan penampil suhu digital (T1)
Berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran masuk kompresor.
b. Termokopel dan penampil suhu digital (T3)
Berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran keluar kondensor.
c. Manifold gauge (P1)
Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran masuk kompresor.
d. Manifold gauge (P2)
Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran keluar kompresor.
4.3 Alat Bantu Penelitian
a. Termokopel dan penampil suhu digital
Termokopel berfungsi untuk mengukur suhu atau temperatur pada saat
pengujian, yang ditunjukkan oleh penampil suhu digital. Suhu yang di ukur yaitu
suhu masuk kompresor (T1) dan suhu keluar kondensor (T3).
(a) (b)
Gambar 4.3 (a) Termokopel (b) Penampil suhu digital
b. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk
pengujian.
[image:62.595.101.508.227.723.2]c. Pemanas air
Pemanas air digunakan untuk memanaskan air hingga 100oC pada tekanan 1 atm. Air yang telah dididihkan digunakan untuk membantu proses kalibrasi
termokopel.
4.4Alur Penelitian
Gambar 4.5 menyajikan diagram alur pembuatan dan penelitian mesin
pendingin :
Gambar 4.5 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin pendingin Mulai
Perancangan Mesin Pendingin
Persiapan Komponen-komponen Mesin Pendingin
Penyambungan Komponen-komponen Mesin Pendingin
Pemvakuman Mesin Pendingin
Pengisian Refrigeran R-134
Uji Coba
Pengambilan Data T1, T3, P1, dan P2
Pengolahan Data Qin,Qout, Win, COPaktual, COP ideal, dan Efisiensi () Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
Tidak baik
[image:63.595.99.527.191.712.2]4.5 Cara mendapatkan data
Cara yang dilakukan untuk mendapatkan data yaitu melalui proses sebagai
berikut :
a. Pastikan bahwa termokopel yang digunakan sudah dikalibrasi.
b. Buka kran pada pipa kapiler yang akan diuji, agar refrigeran dapat mengalir
dalam sistem mesin pendingin.
c. Pasang termokopel pada pipa masuk kompresor dan pipa keluar kondensor.
d. Kemudian nyalakan mesin showcase setelah langkah a, b, dan c dilakukan.
e. Pencatatan dalam pengambilan data yaitu :
T1 : Suhu refrigeran saat masuk kompresor, °C
T3 : Suhu refrigeran saat keluar kondensor, °C
P1 : Tekanan refrigeran masuk kompresor, Psig
P2 : Tekanan refrigeran keluar kompresor, Psig
[image:64.595.104.503.190.751.2]Proses pengambilan data diukur setiap 20 menit dengan waktu selama 4 jam.
Tabel 4.1 menyajikan tabel yang dipergunakan untuk pengambilan data.
Tabel 4.1 Tabel pengisian data
Waktu t (menit) T1 (oC) T3 (oC) P1 (Psig) P2 (Psig)
Waktu t (menit) T1 (oC) T3 (oC) P1 (Psig) P2 (Psig)
180
200 220
240
4.6 Cara mengolah data dan pembahasan
Cara yang dipergunakan untuk mengolah data serta pembahasan yaitu :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel (T1, T3, P1, dan
P2) dan kemudian menggambarkan siklus kompresi uap pada P-h diagram.
b. Dari gambar silklus kompresi uap pada P-h diagram dapat diperoleh nilai
[image:65.595.103.517.166.663.2]entalpi (h1, h2, h3, dan h4), suhu kondensor (Tc), dan suhu evaporator(Te).
Gambar 4.6 Penggunaan diagram P-h
1 2 3
c. Setelah entalpi diketahui, entalpi digunakan untuk mengetahui karakteristik
dari showcase dengan cara menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor,
kalor yang diserap evaporator, kerja yang dilakukan kompresor, COP, dan
efisiensi dari showcase tersebut.
d. Untuk memudahkan dalam pembahasan, hasil-hasil perhitungan untuk
karakteristik mesin showcase digambarkan dalam grafik. Pembahasan
dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan, dengan mengacu pada tujuan
penelitian, dan memperhatikan hasil-hasil penelitian sebelumnya.
4.7 Cara mendapatkan kesimpulan
Dari pembahasan yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan.
Kesimpulan merupakan intisari dari pembahasan. Kesimpulan harus dapat
BAB V
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
5.1. Hasil Penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap mesin showcase, diperoleh
hasil nilai tekanan refrigeran masuk kompresor dan tekanan refrigeran keluar
kompresor, suhu refrigeran masuk kompresor, dan suhu refrigeran keluar
kondensor.
a. Nilai Tekanan, Suhu Refrigeran Masuk Kompresor dan Keluar Kondensor
Tabel 5.1 menyajikan nilai tekanan refrigeran masuk dan keluar kompresor,
suhu refrigeran masuk kompresor, dan suhu refrigeran keluar kondensor
Tabel 5.1 Nilai tekanan, suhu refrigeran masuk kompresor dan keluar kondensor
No Waktu t (menit)
Tekanan (Bar) Suhu (°C)
P1 P2 T1 T3
1 20 1,5 10,2 31,5 31,7 2 40 1,5 10,2 33,1 32,8
3 60 1,6 10,3 35,3 33,4 4 80 1,6 10,5 37,1 33,7
5 100 1,6 10,5 37,3 33,9 6 120 1,6 10,5 38,1 34,8
7 140 1,6 10,5 38,1 34,4 8 160 1,6 10,5 38,1 34,2
9 180 1,6 10,5 37,4 34,7
10 200 1,6 10,6 39,5 35,1 11 220 1,6 10,8 39,0 35,2
[image:67.595.97.511.205.745.2]Keterangan :
P1 : Tekanan refrigeran masuk kompresor, Bar
P2 : Tekanan refrigeran keluar kompresor, Bar
T1 : Suhu refrigeran masuk kompresor,ºC
T3 : Suhu refrigeran keluar kondensor, ºC
Tekanan yang dicantumkan dalam Tabel 5.1 adalah tekanan absolut.
b. Nilai Entalpi, Suhu Refrigeran Kondensor, dan Suhu Refrigeran Evaporator
Tabel 5.2 menyajikan nilai entalpi (h1, h2, h3, dan h4), suhu refrigeran
kondensor (Tc), dan suhu refrigeran evaporator (Te) yang diperoleh dari P-h
diagram.
Tabel 5.2 Nilai Entalpi, Suhu Refrigeran Kondensor dan Evaporator
No Waktu t (menit)
Entalpi (kJ/kg) Suhu (K) h1 h2 h3 h4 Tc Te
1 20 432 482 244 244 313,15 255,15
2 40 432 484 246 246 313,15 255,15
3 60 436 486 246 246 313,65 256,15
4 80 438 488 246 246 314,15 256,15
5 100 438 488 246 246 314,15 256,15
6 120 439 490 248 248 314,15 256,15
7 140 439 490 248 248 314,15 256,15
8 160 439 490 248 248 314,15 256,15
9 180 438 488 248 248 314,15 256,15
10 200 439 490 248 248 314,15 256,15
11 220 439 490 248 248 314,65 256,15
[image:68.595.100.515.129.755.2]Keterangan :
Te : Suhu refrigeran evaporator, K
Tc : Suhu refrigeran kondensor, K
5.2 Perhitungan
a. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
(Qin)
Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan (2.3) yaitu Qin = h1 – h4 (kJ/kg).
Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai Qin diambil data pada menit ke
200 (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil
keseluruhan perhitungan disajikan pada Tabel 5.3.
Qin = h1– h4 (kJ/kg)
= (439-248) kJ/kg
[image:69.595.103.511.109.736.2]= 191 kJ/kg
Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
No Waktu t (menit)
Entalpi (kJ/kg)
Qin (kJ/kg)
h1 h4
1 20 432 244 188
2 40 432 246 186
3 60 436 246 190
4 80 438 246 192
No Waktu t (menit)
Entalpi (kJ/kg)
Qin (kJ/kg)
h1 h4
6 120 439 248 191
7 140 439 248 191
8 160 439 248 191
9 180 438 248 190
10 200 439 248 191
11 220 439 248 191
12 240 439 248 191
Dari Tabel 5.3 energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
[image:70.595.97.516.109.663.2]dapat disajikan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 5.1.
Gambar 5.1 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Qin,
k
J
/k
g
b. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
(Qout)
Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan (2.2) yaitu Qout = h2 – h3 (kJ/kg).
Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai Qout diambil data pada menit ke
200 (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil
keseluruhan perhitungan disajikan pada Tabel 5.4.
Qout = h2– h3 (kJ/kg)
= (490-248) kJ/kg
[image:71.595.98.509.247.743.2]= 242 kJ/kg
Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
No Waktu t (menit)
Entalpi (kJ/kg)
Qout (kJ/kg)
h2 h3
1 20 482 244 238
2 40 484 246 238
3 60 486 246 240
4 80 488 246 242
5 100 488 246 242
6 120 490 248 242
7 140 490 248 242
8 160 490 248 242
9 180 488 248 240
10 200 490 248 242
11 220 490 248 242
Dari Tabel 5.4 jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
[image:72.595.99.515.176.570.2]kondensor dapat disajikan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 5.2.
Gambar 5.2 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
c. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan (2.1) yaitu Win = h2– h1 (kJ/kg). Sebagai contoh
perhitungan untuk mencari nilai Win diambil data pada menit ke 200 (data nilai
entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil keseluruhan
perhitungan disajikan pada Tabel 5.5.
Win = h2– h1 (kJ/kg)
= (490-439) kJ/kg
= 51 kJ/kg
0 50 100 150 200 250 300
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Qout , k J /k g
Tabel 5.5 Hasil perhitungan kerja kompresor persatuan massa refrigeran
No Waktu t (menit)
Entalpi (kJ/kg)
Win (kJ/kg)
h2 h1
1 20 482 432 50
2 40 484 432 52
3 60 486 436 50
4 80 488 438 50
5 100 488 438 50
6 120 490 439 51
7 140 490 439 51
8 160 490 439 51
9 180 488 438 50 10 200 490 439 51
11 220 490 439 51
12 240 490 439 51
Dari Tabel 5.5 kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat disajikan dalam
bentuk grafik seperti pada Gambar 5.3.
Gambar 5.3 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
W in , k J /k g
d. Koefisien prestasi aktual (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan (2.4) yaitu COPaktual = Qin/Win = (h1-h4) / (h2-h1). Sebagai contoh
perhitungan untuk mencari nilai COPaktual diambil data pada menit ke 200 (data
nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil keseluruhan
perhitungan disajikan pada Tabel 5.6.
COPaktual = Qin/Win = (h1-h4) / (h2-h1)
COPaktual = (191/51) = (439-248) kJ/kg / (490-439) kJ/kg
[image:74.595.104.499.234.723.2]= 3,7
Tabel 5.6 Hasil perhitungan koefisien prestasi aktual (COPaktual)
No Waktu t (menit) Qin Win COPaktual
1 20 188 50 3,8
2 40 186 52 3,6
3 60 190 50 3,8
4 80 192 50 3,8
5 100 192 50 3,8
6 120 191 51 3,7
7 140 191 51 3,7
8 160 191 51 3,7
9 180 190 50 3,8
10 200 191 51 3,7
11 220 191 51 3,7
Dari Tabel 5.6 koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat disajikan dalam bentuk
[image:75.595.101.506.175.566.2]grafik seperti pada Gambar 5.4.
Gambar 5.4 Koefisien prestasi aktual showcase
e. Koefisien prestasi ideal (COPideal)
Koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan (2.5) yaitu COPideal = Te / (Tc - Te). Sebagai contoh perhitungan untuk
mencari nilai COPideal diambil data pada menit ke 200 (data nilai entalpi untuk
perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil keseluruhan perhitungan disajikan
pada Tabel 5.7.
COPideal = Te / (Tc - Te)
= 256,15 / (314,15 - 256,15)
= 4,4
0 1 2 3 4 5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
CO
Pakt
ual
Tabel 5.7 Koefisien prestasi ideal (COPideal)
No Waktu t (menit)
Suhu (K)
COPideal
Tc Te
1 20 313,15 255,15 4,4 2 40 313,15 255,15 4,4
3 60 313,65 256,15 4,5 4 80 314,15 256,15 4,4
5 100 314,15 256,15 4,4 6 120 314,15 256,15 4,4
7 140 314,15 256,15 4,4 8 160 314,15 256,15 4,4
9 180 314,15 256,15 4,4 10 200 314,15 256,15 4,4 11 220 314,65 256,15 4,4
12 240 314,65 256,15 4,4
[image:76.595.101.505.140.707.2]Dari Tabel 5.7 koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat disajikan dalam bentuk
grafik seperti pada Gambar 5.5.
Gambar 5.5 Koefisien prestasi ideal showcase
0 1 2 3 4 5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
CO
P
idea
l
f. Efisiensi showcase (η)
Efisiensi showcase dapat dihitung dengan dengan menggunakan persamaan
(2.6) yaitu : Efisiensi = COPaktual / COPideal. Sebagai contoh perhitungan untuk
mencari nilai efisiensi (η) diambil data pada menit ke 200 (data nilai entalpi untuk
perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil keseluruhan perhitungan disajikan
pada Tabel 5.8.
η = (COPaktual / COPideal ) x 100 %
= 3,7 / 4.4
[image:77.595.103.497.249.699.2]= 84,1 %
Tabel 5.8 Perhitungan efisiensi showcase
No Waktu t (menit) COPaktual COPideal η (%)
1 20 3,8 4,4 86,4
2 40 3,6 4,4 81,8
3 60 3,8 4,5 84,4
4 80 3,8 4,4 86,4
5 100 3,8 4,4 86,4
6 120 3,7 4,4 84,1
7 140 3,7 4,4 84,1
8 160 3,7 4,4 84,1
9 180 3,8 4,4 86,4
10 200 3,7 4,4 84,1
11 220 3,7 4,4 84,1
Dari Tabel 5.8 efisiensi showcase dapat disajikan dalam bentuk grafik seperti
[image:78.595.104.508.174.508.2]pada Gambar 5.6.
Gambar 5.6 Efisiensi showcase
5.3 Pembahasan
Showcase sudah dapat dibuat dan dapat bekerja untuk mendinginkan
minuman atau beban kerja dengan baik, suhu kerja evaporator berkisar antara
-17oC, suhu dingin tersebut di sirkulasikan oleh blower untuk mendinginkan beban kerja yakni minuman kemasan. Agar suhu dingin refrigeran di evaporator
tidak membekukan ninuman, showcase dilengkapi dengan komponen thermostat
yang bekerja dengan memutus aliran daya atau listrik ke kompresor pada suhu
kerja ruangan showcase yang berkisar antara 2o C-8o C, kemudian suhu ruangan akan menyesuaikan dengan suhu kerja yang diharapkan, sehingga proses
pendinginan minuman berlangsung dengan baik tanpa merubah sifat atau
membekukan minuman sebagai beban kerja.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
η
(%)
Hasil penelitian untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan
massa refrigeran disajikan pada Tabel 5.3 dan dalam bentuk grafik yang disajikan
pada Gambar 5.1. Dari data yang diperoleh, energi kalor yang diserap evaporator
persatuan massa dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240 menit terletak
pada 186 kJ/kg sampai 192 kJ/kg. Dari
