ABSTRAK
Seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk menyebabkan tuntutan manusia untuk mencapai kenyamanan hidup juga meningkat. Salah satu perkembangan teknologi yang dapat memenuhi kenyamanan hidup adalah mesin pendingin. Penelitian ini bertujuan untuk 1) membuat showcase dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk mendinginkan minuman, dengan panjang pipa kapiler 250 cm dan daya kompresor 0,5 hp, 2) Mengetahui karakteristik showcase dengan siklus kompresi uap : a) Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Qin), b) Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Qout), c)
Menghitung kerja kompresor (Win), d) Menghitung COP aktual dan COP ideal, e)
Menghitung efisiensi.
Model pembuatan mesin pendingin showcase menggunakan siklus kompresi uap. Proses pengambilan data dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, data diukur setiap 20 menit dengan waktu 4 jam selama 3 kali. Data yang diambil dalam pengujian mesin showcase adalah nilai keluar tekanan refrigeran kompresor, suhu refrigeran masuk kompresor, nilai tekanan refrigeran masuk kondensor dan suhu refrigeran keluar kondensor.
Hasil perhitungan dari mesin pendingin showcase berupa kerja kompresor (Win), kalor yang diserap evaporator (Qin), kalor yang dilepas kondensor (Qout),
COPaktual, COPideal, dan Efisiensi (). Hasil yang diperoleh energi kalor yang
diserap evaporator Qin rata- rata sebesar: 189,5 kJ/kg. Serta nilai Qin pada saat
stabil = 190 kJ/kg. Energi kalor yang dilepas kondensor Qout rata-rata sebesar :
240,2 kJ/kg. Serta nilai Qout pada saat stabil = 240 kJ/kg. Kerja yang dilakukan
kompresor Win rata-rata sebesar : 50,7 kJ/kg. Serta nilai Win pada saat stabil = 50
kJ/kg. Koefisien prestasi aktual COPaktual rata-rata : 3,7. Serta nilai COPaktual pada
saat stabil = 3,8.Koefisien prestasi COPideal rata-rata : 4,4. Serta nilai COPideal pada
saat stabil = 4,3. Efisiensi showcase yang dihasilkan efisiensi () rata-rata : 84,6%. Serta nilai efisiensi () showcasepada saat stabil = 86,0%.
ABSTRACT
Along with population growth causes human demands to achieve a life of comfort is also increased. One of the technological developments that can meet the comfort of life is the engine coolant. This study aims to 1) create a showcase with the vapor compression cycle is used to cool drinks, with a length of 250 cm and a capillary tube compressor power 0.5 hp, 2) Knowing the characteristics of the showcase with the vapor compression cycle: a) Calculate the heat absorbed evaporator (Qin), b) Calculate the heat released condenser (Qout), c) Calculate the
compressor (Win), d) Calculating the COPactual and COPideal, e) Counting
efficiency.
Model manufacture of refrigeration showcase using the vapor compression cycle. The process of data collection is done in Energy Conversion Laboratory Sanata Dharma University in Yogyakarta, the data measured every 20 minutes with a time of 4 hours for 3 times. The data were taken in the testing machine showcase is the value of the refrigerant compressor exit pressure, the temperature of the refrigerant entering the compressor, condenser pressure value and temperature of the refrigerant entering the condenser refrigerant exit.
The results of such work showcase refrigeration compressor (Win), heat is
absorbed by the evaporator (Qin), heat is released condenser (Qout), COPaktual,
COPideal, and efficiency (). The results of heat energy absorbed by the evaporator
Qin average: 189.5 kJ / kg. As well as a stable value at the time of Qin = 190 kJ /
kg. Condenser heat energy released by an average of Qout: 240.2 kJ / kg. As well as a stable value at the time Qout = 240 kJ / kg. Win compressor work done by an
average of: 50.7 kJ / kg. And when the value Win stable = 50 kJ / kg. Coefficient
of actual achievement COPaktual average: 3.7. As well as a stable value at the time
COPaktual = 3,8.Koefisien COPideal achievement average: 4.4. As well as a stable
value at the time COPideal = 4.3. Efficiency showcase the resulting efficiency (h)
on average: 84.6%. And the value of efficiency (h) showcase at the time of steady = 86.0%.
i
COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAN PANJANG PIPA
KAPILER 250 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
LILIS INDRA PRASETYA NIM: 105214063
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
COP AND SHOWCASE EFFICIENCY WITH 250 CM
CAPILLARY LENGTH AND 0,5 HP COMPRESSOR POWER
FINAL PROJECT
As partical fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department
By
LILIS INDRA PRASETYA Student Number: 105214063
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI
SANATA DHARMA UNIVERSITY
COP
DAN EFISIENSI
SHOWCASE
DENGAI{ PANJANG PIPA
I(APrLER
250CM
DAN
DAYA KOMPRESOR
0,5HP
Telah disetujui oleh
Dosen Pembimbing Slripsi
iii
COP
DAN EFISIENSI
SHOWCASE
DENGAI\ PANJANG PIPA
KAPILER
250CM DAN DAYA KOMPRESOR
0,5Hp
Dipersiapkan dan disusun oleh:
NAMA NIM
: LILIS INDRA PRASETYA :105214063
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal, I I November 2014
Sususnan Dewan Penguji
Nama Lengkap
Dr. Asan Damanik
Doddy Purwadianto,S.T.,M.T.
Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. Ketua
Sekretaris
Anggota
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, 1l November 2014 Fakultas Sains Dan Teknologi
tv
niversitas Sanata Dharma
PERNYATAAN
KEASLIAN
KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya
yang pemah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan
di
suatu PerguruanTinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pemah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, I I November 2014
LEMBAR PERNYATAAN
PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA
ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama
: Lilis Indra PrasetyaNomorMahasiswa :105214063
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
COP dan efisiensi showcase dengan Panjang pipa kapiler 250 cm dan daya
kompresor 0r5 hp
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
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 maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap rnencantumkan nama saya sebagai penulis.Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, I I November 2014
Yang menyatakan,
M
vii
ABSTRAK
Seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk menyebabkan tuntutan manusia untuk mencapai kenyamanan hidup juga meningkat. Salah satu perkembangan teknologi yang dapat memenuhi kenyamanan hidup adalah mesin pendingin. Penelitian ini bertujuan untuk 1) membuat showcase dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk mendinginkan minuman, dengan panjang pipa kapiler 250 cm dan daya kompresor 0,5 hp, 2) Mengetahui karakteristik showcase dengan siklus kompresi uap : a) Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Qin), b) Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Qout), c)
Menghitung kerja kompresor (Win), d) Menghitung COP aktual dan COP ideal, e)
Menghitung efisiensi.
Model pembuatan mesin pendingin showcase menggunakan siklus kompresi uap. Proses pengambilan data dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, data diukur setiap 20 menit dengan waktu 4 jam selama 3 kali. Data yang diambil dalam pengujian mesin showcase adalah nilai keluar tekanan refrigeran kompresor, suhu refrigeran masuk kompresor, nilai tekanan refrigeran masuk kondensor dan suhu refrigeran keluar kondensor.
Hasil perhitungan dari mesin pendingin showcase berupa kerja kompresor (Win), kalor yang diserap evaporator (Qin), kalor yang dilepas kondensor (Qout),
COPaktual, COPideal, dan Efisiensi (). Hasil yang diperoleh energi kalor yang
diserap evaporator Qin rata- rata sebesar: 189,5 kJ/kg. Serta nilai Qin pada saat
stabil = 190 kJ/kg. Energi kalor yang dilepas kondensor Qout rata-rata sebesar :
240,2 kJ/kg. Serta nilai Qout pada saat stabil = 240 kJ/kg. Kerja yang dilakukan
kompresor Win rata-rata sebesar : 50,7 kJ/kg. Serta nilai Win pada saat stabil = 50
kJ/kg. Koefisien prestasi aktual COPaktual rata-rata : 3,7. Serta nilai COPaktual pada
saat stabil = 3,8.Koefisien prestasi COPideal rata-rata : 4,4. Serta nilai COPideal pada
saat stabil = 4,3. Efisiensi showcase yang dihasilkan efisiensi () rata-rata : 84,6%. Serta nilai efisiensi () showcasepada saat stabil = 86,0%.
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena
rahmat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat
berjalan dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib terpenuhi oleh setiap
mahasiswa untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Atas berkat, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, akhirnya
Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini dengan segala
kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya
kasih kepada:
1. Pulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, selaku Dosen Pembimbing Skripsi dan
selaku Dosen Pembimbing Akademik.
3. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini.
4. Rasamto dan Th. Sumiyarti selaku orangtua yang senantiasa dengan sabar
5. Ternan- teman Teknik Mesin angkatan 2010 atas kerjasamanya selama
bersama.
6. Kekasih hati Chytra Mahanani atas dukungan moral serta pengertian selama
mendapatkan kesulitan.
7. Almamater Universitas Sanata Dharma.
8. Sernua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu-persatu yang telah mernbantu
dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan dan penyusunan Skripsi ini jauh
dari sempuma. Untuk itu penulis mengharapkan masukan, kritik, dan saran yang
mernbangun dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Akhir kata
semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.
Yogyakarta, I I November 2014
Penulis
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 GAMBAR xiii
DAFTAR TABEL xv
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 3
1.3 Tujuan 3
1.4 Batasan masalah 4
1.5 Manfaat 4
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 5
xi
2.2 Tinjauan Pustaka 20
BAB III PEMBUATAN ALAT 23
3.1 Persiapan 23
3.2 Peralatan yang dipergunakan dalam penelitian 27
3.3 Proses pembuatan mesin pendingin showcase 32
3.3.2 Proses Pemvakuman 35
3.3.3 Proses pengisian freon R134a 36
BAB IV METODE PENELITIAN 39
4.1 Benda Uji 39
4.2 Skematik Alat Penelitian 40
4.3 Alat Bantu Penelitian 41
4.4 Alur Penelitian 42
4.5 Cara Mendapatkan Data 43
4.6 Cara Mengolah Data dan Pembahasan 44
4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan 45
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 46
5.1 Hasil Penelitian 46
5.2 Perhitungan 48
5.3 Pembahasan 57
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 59
6.1 Kesimpulan 59
6.2 Saran 60
xii
xiii
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.4 Kondensor 10
Gambar 2.5 Filter 10
Gambar 2.6 Pipa Kapiler 12
Gambar 2.7 Bahan Pendingin 13
Gambar 2.8 Skema mesin pendingin dengan siklus kompresi uap 14
Gambar 2.9 Siklus kompresi uap pada diagram P- h 15
Gambar 2.10 Siklus kompresi uap pada diagram T-s 15
Gambar 3.1 Kompresor jenis Hermatik 23
Gambar 3.2 Kondensor U 24
Gambar 3.3 Pipa Kapiler 25
Gambar 3.4 Evaporator 26
Gambar 3.5 Filter (saringan) 26
Gambar 3.6 Freon/ Refrigeran 27
Gambar 3.7 Tube Cutter 28
Gambar 3.8 Pelebar Pipa 28
Gambar 3.9 Manifold Gauge 29
Gambar 3.10 Alat las tembaga 29
Gambar 3.11 Bahan Las 30
Gambar 3.12 Metil 30
xiv
Gambar 3.14 Pompa Vakum 31
Gambar 3.15 Kerangka Showcase 32
Gambar 3.16 Pemasangan kompresor pada kerangka 32
Gambar 3.17 Pemasangan kondensor 33
Gambar 3.18 Pemasangan Evaporator 33
Gambar 3.19 Pengelasan antara kompresor dengan kondensor 33
Gambar 3.20 Pengelasan filter 34
Gambar 3.21 Pengelasan potongan pipa kapiler 34
Gambar 3.22 Pengisian Freon 37
Gambar 4.1 Showcase yang diteliti 39
Gambar 4.2 Skematik showcase 39
Gambar 4.3 (a). Termokopel dan (b). Penampil suhu digital 41
Gambar 4.4 Stopwatch 41
Gambar 4.5 Diagram Alur Pembuatan dan Penelitian mesin pendingin 42
Gambar 4.6 Penggunaan diagram P-h 45
Gambar 5.1 Grafik jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran
kalor yang diserap evaporator
49
Gambar 5.2 Grafik jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang
dilepas kondensor
50
Gambar 5.3 Kerja persatuan massa refrigeran yang dilakukan
kompresor
52
Gambar 5.4 Koefisien prestasi aktual showcase. 53
Gambar 5.5 Koefisien prestasi ideal showcase 55
xv
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 4.1 Tabel pengambilan data 43
Tabel 5.1 Nilai tekanan, suhu refrigeran masuk kompresor dan keluar
kondensor
46
Tabel 5.2 Nilai Entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor 47
Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap
evaporator (Qin)
48
Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor (Qout)
50
Tabel 5.5 Hasil perhitungan kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (Win)
51
Tabel 5.6 Hasil perhitungan Koefisien prestasi aktual (COPaktual) 53
Tabel 5.7 Hasil perhitungan nilai koefisien prestasi ideal (COPideal) 54
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan teknologi yang semakin meningkat seiring dengan
pertumbuhan jumlah penduduk menyebabkan tuntutan manusia untuk mencapai
kenyamanan hidup juga meningkat. Salah satu perkembangan teknologi yang
dapat memenuhi kenyamanan hidup adalah mesin pendingin. Mesin pendingin
merupakan suatu peralatan yang sering dijumpai digedung perkantoran, di rumah
sakit, di mall atau swalayan, rumah tangga, dan di toko-toko kecil lainnya.
Beberapa contoh mesin pendingin yang berperan dalam kehidupan
sehari-hari misalnya kulkas, freezer, cold storage, dispenser, dan air conditioning (AC).
Kulkas adalah alat rumah tangga listrik yang menggunakan refrigerasi ( proses
pendinginan) dengan suhu kerja pada umumnnya mencapai rata-rata antara 3-5 .
Fungsi dari kulkas digunakan untuk mengawetkan makanan di dalam sebuah
ruangan tertutup yang terisolasi dari kondisi luar lemari, sehingga makanan atau
minuman yang disimpan di dalamnya dapat tahan lebih lama dan dalam keadaan
baik. Freezer, tidak berbeda jauh dengan kulkas, tetapi mempunyai suhu yang
lebih rendah hingga mencapai suhu ideal -14 agar bakteri-bakteri tersebut dapat
di pastikan benar-benar terhambat berkembang biakannya. Fungsi utama freezer
untuk membekukan air atau membuat es. Ice maker adalah salah satu mesin
pembuat es yang berbentuk kubus dan ada juga yang berbentuk bulat. Ice maker
dan sebagai alat untuk pembuatan es penyegar minuman. Cold storage
kegunaannya untuk mendinginkan daging agar menjaga daging lebih awet dan
tetap segar, biasanya digunakan di restaurant. Dispenser atau tempat air minum
salah satu peralatan listrik atau elektronik yang didalamnya terdapat elemen
pemanas air sebagai komponen utamanya untuk memanaskan air dan sedangkan
untuk mendinginkan air dengan siklus kompresi uap. Sedangkan mesin pendingin
yang berfungsi sebagai sistem pengkondisisan udara adalah AC, AC gedung
perkantoran, AC hotel, AC rumah tangga AC alat transportasi. Semua sistem
mesin pendingin ini mempergunakan siklus kompresi uap dalam bekerjanya.
Pada skripsi ini membahas cara pembuatan showcase dan karakteristik
showcase yang dibuat. Showcase merupakan salah satu dari jenis mesin pendingin
dengan menggunakan prinsip penukar kalor, alat ini digunakan untuk
mendinginkan makanan ataupun minuman berkemasan dengan bantuan blower
yang berfungsi untuk mengalirkan uap dingin dari evaporator keseluruh ruangan
yang berisikan makanan ataupun minuman tersebut. Mesin showcase yang sering
ditemui pada umumnya memiliki ciri-ciri pintu dan body transparan yang
berfungsi untuk menampilkan isi didalam showcase, hal ini bertujuan agar produk
yang dipajang dalam showcase dapat terlihat dari luar tanpa membukanya. Mesin
pendingin showcase kebanyakan digunakan pada tempat-tempat perbelanjaan
seperti super market, mini market, kantin mall, restaurant, cafe dll.
Mesin showcase dengan variasi panjang pipa kapiler 250 cm dan daya
kompresor 0,5 HP. Penulis berharap bahwa penelitian mesin showcase yang
efisiensi mesin showcase tersebut. Serta penulis berharap penelitian ini
bermanfaat bagi masyarakat luas dalam kehidupan sehari-hari dengan melihat
hasil unjuk kerja alat dengan variasi tersebut sesuai yang diharapkan. .
1.2.Rumusan Masalah
a. Bagaimana cara membuat showcase dengan siklus kompresi uap yang
digunakan untuk mendinginkan minuman?
b. Bagaimana karakteristik showcase yang dibuat dengan :
- Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Qin)?
- Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Qout)?
- Menghitung kerja kompresor (Win)?
- Menghitung COP aktual dan COP ideal?
- Menghitung efisiensi?
1.3. Tujuan
Tujuan dari penelitian showcase dengan panjang pipa kapiler 250 cm dan
daya kompresor 0,5 hp 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 COP aktual dan COP ideal
1.4. 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 250 cm, dengan diameter dalam
pipa 0,028 inchi dengan bahan tembaga.
d. Kondensor dan evaporator yang dipergunakan memiliki ukuran yang sama
sesuai dengan kondensor dan evaporator yang dipergunakan pada showcase
tersebut.
e. Memiliki tambahan alat yaitu filter.
1.5. Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari pengujian yang dilakukan pada mesin pendingin
showcase dengan variasi ini adalah
a. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan meneliti karakteristik
tentang showcase.
b. Dapat memberikan gagasan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1 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 iso entalpi ), dan proses evaporasi.
Komponen utama dari mesin pendingin yaitu kompresor, kondensor, katup
ekspansi atau pipa kapiler, filter dan evaporator, serta refrigeran. Proses kerja
mesin pendingin adalah dimulai dari kompresor. Dengan adanya aliran listrik,
motor kompresor akan bekerja dengan menghisap gas refrigeran yang bersuhu
rendah dari saluran hisap. Kemudian kompresor memampatkan gas refrigeran
sehingga menjadi uap atau gas bertekanan tinggi, gas kemudian memasuki
kondensor. Gas bertekanan tinggi tersebut di dalam kondensor akan didinginkan
oleh udara di luar mesin pendingin. Dengan proses tersebut kalor berpindah dari
kondensor ke udara sekelilingnya sehingga suhunya turun mencapai suhu
kondensasi (pengembunan) dan wujudnya berubah menjadi cair.
sehingga tekanannya akan turun. Selanjutnya refrigeran memasuki ruang
evaporator, di dalam evaporator refrigeran mulai menguap, hal ini disebabkan
karena terjadi penurunan tekanan yang mengakibatkan titik didih refrigeran
menjadi lebih rendah maka terjadi perubahan fase refrigeran 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. Siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang -
ulang sehingga didapat temperature yang diinginkan.
2.2 Showcase
2.2.1 Fungsi Showcase
Showcase adalah mesin pendingin dengan menggunakan prinsip penukar
kalor, alat ini digunakan untuk mendinginkan minuman kemasan dengan bantuan
blower yang berfungsi untuk mengalirkan uap dingin dari evaporator keseluruh
ruangan yang berisikan minuman kemasan. Gambar 2.1 memperlihatkan contoh
Gambar 2.1. Showcase
Showcase pada prinsip kerjanya, untuk menyimpan minuman kemasan. Suhu
kerja showcase dirancang sekitar 2 -8 , hal ini bertujuan agar minuman yang
disimpan dalam showcase tidak mengalami pembekuan. Perbedaan showcase
dengan mesin pendingin yang lain di antaranya adalah penggunaan fan atau kipas
sebagai media penyalur udara dingin yang dihasilkan oleh evaporator, selanjutnya
udara dingin yang di tiupkan oleh fan akan di sirkulasikan untuk mendinginkan
minuman yang ada didalam showcase.
2.3 Bagian Utama mesin showcase
Dalam mesin showcase, terdapat komponen-komponen utama yang berperan
menjalankan sistem, komponen-komponen tersebut saling terkait dan menunjang
satu sama lain, Beberapa komponen tersebut antara lain: Kompresor
Kondensor Evaporator
a. Kompresor
Kompresor adalah suatu alat dalam mesin pendingin yang cara kerjanya
dinamis atau bergerak. Kompresor merupakan bagian terpenting dalam mesin
pendingin. 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 ataupun
rotary. Posisi porosnya bisa vertikal maupun horizontal. Faktor lain penggunaan
kompresor hermatik ini pada mesin pendingin adalah motor dapat bekerja pada
keadaan ideal, karena dalam satu wadah yang tertutup sehingga tidak ada debu
atau kotoran yang dapat memasukinya.
b. Evaporator
Evaporator adalah salah satu komponen utama dari sistem pendinginan, di
dalamnya mengalir suatu cairan refrigeran yang berfungsi sebagai penyerap panas
dari produk yang didinginkan, dengan merubah phasa dari cair menjadi gas.
Proses penguapan memerlukan panas, panas diambil dari lingkungan sekitar
evaporator (minuman kemasan di sekitar evaporator). Evaporator berupa
pipa-pipa yang dikonstruksikan sedemikan rupa. Bahan pipa-pipa evaporator yang terbaik
adalah logam, karena logam berfungsi sebagai konduktor. Namun kebanyakan
terbuat dari bahan tembaga, alumunium. Jenis evaporator yang banyak digunakan
pada mesin pendingin adalah jenis pipa dengan permukaan datar atau plate,dan
pipa dengan sirip-sirip.
Gambar 2.3. Evaporator
c. Kondensor
Kondensor adalah suatu alat untuk merubah fase bahan pendingin dari
bentuk gas menjadi cair. Pada saat terjadinya perubahan fase tersebut panas
dikeluarkan oleh kondensor ke udara melalui rusuk-rusuk kondensor. Sebagai
dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh kemudian mengembun berubah menjadi
cair. Kondensor yang umum digunakan pada mesin pendingin kapasitas kecil,
adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa-pipa
dengan sirip-sirip.
Gambar 2.4. Kondensor
d. Filter
Filter (saringan) berguna untuk menyaring kotoran yang mungkin terbawa
aliran bahan pendingin selama melakukan sirkulasi. Sehingga tidak masuk ke pipa
kapiler. Selain itu, bahan pendingin yang akan disalurkan pada proses berikutnya
lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor lebih maksimal. Bentuk dari alat ini
ialah tabung kecil dengan diameter antara 10-20 mm, sedangkan panjangnya tak
Gambar 2.5. Filter
e. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi dan disebut juga alat kontrol
refrigeran. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu menurunkan tekanan
refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler
merupakan suatu pipa pada mesin pendingin yang pada umumnya berukuran
diameter 0,028 inchi. Dimaksudkan untuk menghasilkan drop tekanan yang
diinginkan. Beberapa keuntungan menggunakan pipa kapiler sebagai alat penurun
tekanan adalah harganya yang murah dan mudah dicari serta pada saat mulai
beroperasi kompresor dapat bekerja lebih ringan karena momen torquenya
(momen puntir) yang diperlukan kecil. Pada sistem yang menggunakan
katup-katup lain, pada saat kompressor 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 didalam sistem akan jadi sama
karena pada pipa kapiler tidak terdapat alat penutup apa-apa, dengan demikian
Gambar 2.6. Pipa Kapiler
f. Bahan Pendingin (Refigeran)
Refrigeran merupakan fluida yang digunakan untuk mendinginkan
lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas kelingkungan yang bersuhu
tinggi. Refrigeran yang digunakan untuk showcase yang dibahas pada skripsi ini
menggunakan refrigeran R134a, yang memiliki beberapa karakteristik yang baik
yaitu tidak beracun, tidak mudah terbakar, dan relatif stabil.
Syarat - syarat refrigeran yang perlu diperhatikan adalah ;
a) Tekanan Penguapan
Refrigeran sebaiknya menguap pada tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir,
sehingga dapat dicegah terjadinya udara luar masuk pada sistem refrigeran.
b) Tekanan Pengembunan
Refrigeran sebaiknya memiliki tekanan pengembunan rendah agar
c) Tidak mudah terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara.
d) Tidak berbau merangsang dan tidak beracun.
e) Tidak menyebabkan korosi pada mesin dan mudah terdeteksi bila terjadi
kebocoran.
f) Mempunyai titik beku rendah.
g) Perbedaan antara tekanan penguapan dan tekanan pengembunan harus
sekecil mungkin.
[image:30.595.99.501.158.605.2]h) Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh
Gambar 2.7.Refrigeran jenis R-134 a
2.4 Siklus Kompresi Uap Showcase
Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, namun yang paling umum
digunakan adalah refrigerasi dengan siklus kompresi uap. Komponen utama dari
sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa
kompresi uap pada diagram P-h terjadi pada Gambar 2.9 dan pada diagram T-s
terjadi pada Gambar 2.10.
Gambar.2.8.Skema mesin pendingin dengan siklus kompresi uap.
Keterangan :
a. Qin: kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
b. Kompresor
c. Qout : kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
d. Katup ekspansi atau pipa kapiler
e. Filter
3 2
1
4
Qout
Qin
Cairan Saluran tekan
Saluran ekspansi
Sisi tekanan tinggi
Sisi tekanan rendah
Saluran hisap
Uap Uap
Gambar 2.9. Siklus kompresi uap pada diagram P- h.
Gambar 2.10.Siklus kompresi uap pada diagram T-s.
1a 4
h 2a
Qin
h3 = h4 h1 h2
2
Win 1
Qout 3 3a
Proses kompresi uap pada diagram P-h dan pada diagram T-s yang ditunjukan
pada Gambar 2.9 dan Gambar 2.10 meliputi proses: kompresi, proses kondensasi,
proses iso entalpi, dan proses evaporasi.
a) Proses 1-2 adalah proses kompresi. Proses ini dilakukan oleh kompresor,
Refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresi refrigeran berupa uap bertekanan
rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap bertekanan
tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar
kompresor pun meningkat.
b) 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.
c) 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).
d) 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.
e) Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan berlangsung pada entalpi
campuran antara cair dan gas. Akibat penurunan tekanan, suhu refrigeran juga
mengalami proses penurunan.
f) 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.
g) 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 sedikit,
namun perubahan ini diabaikan pada sistem refrigerasi. Demikian proses siklus
kompresi terjadi berulang- ulang.
2.5 Perhitungan Untuk Karakteristik Showcase.
[image:34.595.98.515.242.570.2]Dengan melihat siklus kompresi uap pada diagram P-h yang tersaji pada
Gambar 2.9, maka dapat dihitung besarnya : (a) kerja kompresor persatuan massa
refrigeran (b) kalor yang dilepas persatuan massa refrigeran (c) kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (d) COP mesin pendingin (e) COP ideal
mesin pendingin (f) efisiensi mesin pendingin.
a. Kerja kompresor persatuan massa.
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar mesin
pendingin dapat bekerja dapat dihitung dengan persamaan :
Win = h2-h1 ...(2.1)
Win : kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa, (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 kondenser persatuan massa.
Besar kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan persamaan :
Qout = h3-h2 ...(2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
Qout : kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
h2 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kondenser, (kJ/kg)
h3 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kondenser, (kJ/kg)
c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa.
Besar kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan persamaan :
Qin = h1-h4 = h1-h3 ...(2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
Qin : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
h1 : nilai enthalpi refrigeran keluar evaporator dari , (kJ/kg)
d. COP 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 aktual mesin pendingin
dapat dihitung dengan persamaan :
COPaktual
=
...
(2.4)Pada Persamaan (2.4) :
h1 : nilai enthalpi refrigeran keluar evaporator dari , (kJ/kg)
h4 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari katup ekspansi, (kJ/kg)
e. COP ideal mesin pendingin
COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin
yang dapat dihitung dengan persamaan :
COPideal ...(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 (η). Efisiensi mesin pendingin dapat dihitung
dengan persamaan :
η =
2.6 Tinjauan Pustaka
Komang Metty Trisna Negara, dkk (2010) melakukan penelitian analisa
performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem
water chiller dengan penerapan metode cooled. Penelitian ini dengan bertujuan
untuk menghemat penggunaan energi listrik, sebagai akibat penggunaanAC (Air
Conditioning) yang semakin meningkat dengan dilakukan modifikasi pada sistem
AC tersebut dengan mengganti fungsi evaporator menjadi box cooled energi
storage (CES). Penelitian ini dilakukan dengan melakukan pengambilan data di
lapangan dan pengolahan data secara matematis. Hasil dari penelitian ini adalah
performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem lebih rendah
daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem.
Dendi Dwinanda, (2003) melakukan penelitian analisis pengaruh bentuk
lekukan pipa kapiler pada refrigerator. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh bentuk lekukan pipa kapiler pada refrigerator. Penelitian ini
menggunakan metode
studi pustaka dan studi lapangan. Penelitian ini juga menyajikan daftar alat serta
bahan yang dipergunakan untuk membuat refrigerator. Hasil dari percobaan ketiga
pipa kapiler tersebut, yang menghasilkan suhu dingin terendah dan COP terbesar
adalah yang diberi lekukan spiral.
Dadang Edy Kurniawan, dkk (2010)melakukan penelitian tentang pengaruh
penambahan subcooling terhadap unjuk kerja mesin pendingin dengan refrigeran
musicool (MC-22). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh
terhadap unjuk kerja instalasi AC. Hasil pengujian didapatkan bahwa semakin
besar tingkat subcooling menyebabkan temperatur refrigeran masuk evaporator
semakin kecil, mengakibatkan nilai dari ∆h (perubahan entalpi) akan semakin
besar pula sehingga meningkatkan nilai unjuk kerja dari instalasi AC sedangkan
pada penggunaan refrigeran hidrokarbon menunjukkan penggunaan yang lebih irit
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1. Persiapan
3.1.1 Komponen mesin pendingin
Komponen yang digunakan didalam pembuatan showcase pada penelitian
ini meliputi : kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter.
a. Kompresor :
Kompresor merupakan unit mesin pendingin yang berfungsi untuk
[image:39.595.103.512.285.586.2]mengsirkulasi refrigeran di dalam unit mesin pendingin tersebut.
Gambar 3.1 Kompresor jenis Hermatik
Jenis kompresor : Hermetic Refrigeration
Seri kompressor : Model Samsung SD152Q-L1U2
Voltase : 220 V
b. Kondensor :
Kondensor adalah alat untuk membuat kondensasi bahan pendingin gas dari
kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi atau alat penukar kalor (Heat
[image:40.595.100.494.213.723.2]Exchanger) untuk mengkondisi uap menjadi zat cair.
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
Yaitu alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan, dari tekanan tinggi
ke tekanan rendah . Menurunnya tekanan ini terjadi karena diameter pipa kapiler
[image:41.595.100.498.205.593.2]ini kecil.
Gambar 3.3 Pipa kapiler
Panjang pipa kapiler : 250 cm
Diameter pipa kapiler : 0,028 inchi
Bahan pipa kapiler : Tembaga
d. Evaporator
Berasal dari kata evaporasi (penguapan). Alat ini digunakan untuk
menguapkan freon, untuk merubah fase dari cair menjadi gas. Untuk mengubah
fase dari cair menjadi gas ini diperlukan kalor yang diambil dari lingkungan
Gambar 3.4 Evaporator
e. Filter
Adalah alat yang digunakan untuk menyaring kotoran misalnya apabila
terjadi korosi, serbuk-serbuk sisa pemotongan, atau uap air, agar tidak terjadi
penyumbatan pada pipa kapiler. Penggunaan filter dengan 1 pipa untuk
kondensor, dan 2 pipa untuk pipa kapiler yang berfungsi pada saat proses
pemvakuman dan pembuangan freon. Ukuran filter yaitu berdiameter 19 mm,
dengan panjang 88 mm.
f. Freon / Refrigeran
Adalah sejenis gas yang digunakan sebagai pendingin. Penggunaan freon
[image:43.595.101.508.187.591.2]dengan jenis R-134 a.
Gambar 3.6 Freon / Refrigeran
3.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin
Peralatan pendukung adalah peralatan yang digunakan untuk
mempermudah pengerjaan didalam pengerjaan pembuatan freezer.
a. Tube cutter :
Sebagai alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih
Gambar 3.7 Tube cutter
b. Pelebar pipa (Tube expander) :
Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan pada ujung pipa tembaga
agar dapat disambungkan.
c. Manifold Gauge :
Digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran atau freon dalam sistem
pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroprasi. Yang terlihat
dalam manifold gauge adalah tekanan evaporator atau tekanan isap kompresor,
[image:45.595.101.504.246.710.2]dan tekanan kondensor atau tekanan keluaran kompresor.
Gambar 3.9 Manifold gauge
d. Alat las tembaga :
Menambal, dan menyambung atau melepaskan sambungan pipa tembaga
pada sistem pendinginan Showcase.
e. Bahan las
Bahan las atau bahan tambah yang digunakan dalam penyambungan pipa
kapiler menggunakan bahan tambah perak kuningan dan borak. Untuk bahan
tambah borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan besi.
Penggunaan bahan tambah dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan
lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat dan kuningan / perak
[image:46.595.101.501.264.565.2]sebagai bahan tambah.
Gambar 3.11 Bahan las
f. Metil
Cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler.
Penggunaan sebanyak satu tutup botol metil.
[image:46.595.228.398.614.726.2]g. Thermostat
Adalah alat yang digunakan untuk mengatur suhu evaporator pada suhu
11-1,5°C. Jika suhu yang diinginkan telah tercapai, maka kompresor akan mati.
Gambar 3.13 Thermostat
h. Pompa vakum :
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem
pendinginan sehingga dapat menghilangkan gas- gas yang tidak terkondensasi
seperti udara dan uap air. Hal ini dilakukan agar tidak menggangu refrigerasi.
Karena uap air yang berlebihan pada system pendinginan akan memperpendek
umur operasi filter dan bagian penyaringan.
3.3. Pembuatan Mesin Pendingin Showcase 3.3.1 Pembuatan Showcase
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan showcase yaitu :
1. Membuat kerangka dan pasang sterofoam pada kerangka tersebut sebagai
dinding dari showcase.
Gambar 3.15. Kerangka Showcase
2. Persiapkan kompresor dengan spesifikasi tenaga 0,5 HP, pasang dengan baut
pada kerangka.
3. Terapkan kondensor pada bagian dinding belakang showcase.
Gambar 3.17 Pemasangan kondensor
4. Pasang evaporator di dalam showcase.
Gambar 3.18 Pemasangan Evaporator
5. Kemudian las pipa tekan kompresor dengan kondensor.
6. Pasang thermostat pada kerangka showcase, dan juga kabel yang terhubung
antara thermostat dengan kompresor.
7. Las lubang masuk filter dengan kondensor
Gambar 3.20 Pengelasan filter
8. Kemudian las pipa kapiler dengan evaporator.
9. Sambungkan pipa penghubung antara pipa hisap (2) kompresor dengan
evaporator dan kita las.
10.Setelah itu, las pentil dengan pipa hisap (1) kompresor
11.Terapkan juga potongan pipa kapiler dengan panjang kira-kira 10cm pada
lubang out filter yang sudah dilas dengan kondensor.
Gambar 3.21 Pengelasan potongan pipa kapiler
3.3.2. Proses Pemvakuman
Agar showcase dapat digunakan, perlu dilakukan dan dibutuhkan beberapa
proses, yaitu proses pemetilan dan pemvakuman. Langkah-langkah tersebut yaitu:
a. Pengisian Metil
Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang / dilas pada
evaporator, dengan cara yaitu :
1. Hidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut.
2. Kemudian tuang metil kira-kira 1 tutup botol metil.
3. Berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, yang kemudian
akan dihisap oleh pipa kapiler tersebut untuk membersihkan atau memastikan
bahwa tidak ada kotoran yang tersumbat di dalam pipa kapiler.
4. Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang out filter.
b. Pemvakuman
Merupakan proses untuk menghilangkan udara yang terjebak dalam
rangkaian, dengan cara :
1. Persiapkan manifold terlebih dahulu, dengan 1 selang yang berwarna biru ( low
pressure), yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya, dan 1 selang
berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung freon.
2. Pada saat pemvakuman, kran manifold terbuka, dan kran tabung freon tertutup.
3. Kemudian nyalakan kompresor , dan secara otomatis udara yang terjebak
dalam rangkaian akan keluar lewat potongan pipa kapiler pada yang telah dilas
4. Pastikan bahwa udara yang terjebak telah habis dengan cara menggunakan
korek api yang telah dinyalakan dan ditaruh di depan ujung potongan pipa
kapiler.
5. Selain itu juga, pada jarum pressure gauge akan menunjukan angka yang
negatif (secara maksimal).
6. Setelah itu las ujung potongan pipa kapiler tersebut.
3.3.3 Proses Pengisian Freon R134a
Untuk melakukan cara pengisian freon pada mesin showcase sesuai
prosedur adalah sebagai berikut dan alat-alat yang diperlukan adalah:
1. Freon untuk Refrigerator R134a
2. Tang Ampere
3. Mesin Vakum (Pompa Pemvakuman)
4. Manifold gauge
5. Mesin Las Tabung Hi-Cook
Cara Pengisian Freon:
Gambar 3.22 Pengisian Freon
1. Pasang selang manifold berwarna biru pada pentil pengisian freon dan selang
warna kuning pada tabung freon R134a.
2. Dalam pengisian Freon kompresor harus dalam keadaan hidup dan tekanan
harus di bawah 0 s/d -30psi yang sebelumnya telah divakum terlebih dahulu.
3. Setelah selang semua terpasang selain selang warna merah, buka keran pada
tabung freon hingga penuh.
4. Kemudian pasang tang ampere pada salah satu kabel yang menuju overload
kompresor dan biasanya angka menunjukan dibawah arus yang terdapat pada
body kompresor, misalnya pada 0,70A sebelum di isi freon sekitar 0,4A.
5. Buka keran manifold warna biru secara perlahan-lahan jangan sampai melebihi
6. Setelah angka sudah menunjukkan 10psi dan pada tang ampere sudah
menunjukan angka yang sesuai pada Spesifikasi pada mesin pendingin
showcase tersebut misal 0,7A berarti freon telah selesai di isi dan tutup keran
pada manifold.
7. Setelah freon telah terisi ke dalam kompresor matikan mesin showcase guna
mengetahui lancar tidaknya sirkulasi freon berjalan,
8. Kemudian tutup, lepaskan selang manifold dan tutup kan penutup pentil agar
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:55.595.100.552.216.629.2]
Gambar 4.1 Showcase Thermostat
Kompresor
Pipakapiler Blower Evaporator
4.2. Skematik Alat Penelitian
Skematik mesin showcase yang diteliti tersaji pada Gambar 4.2
[image:56.595.98.495.210.581.2]
Gambar 4.2 Skematik showcase
Keterangan alat pada Gambar 4.2.
a. Termometer digital (T1)
Termometer digital ini berfungsi mengukur suhu refrigeran masuk kompresor
b. Termometer digital (T3)
Termometer digital ini berfungsi mengukur suhu refrigeran keluar kondensor
c. Manifold gauge (P1)
Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran masuk kompresor
d. Manifold gauge (P2)
Evaporator Kondensor
Pipa
kapiler
T3
Kompresor
P1
1
filter
T1 P2
3
Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran keluar kompresor
4.3. Alat Bantu Penelitian
a. Termokopel dan Penampil Suhu Digital
Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan suhu atau temperatur pada
saat pengujian. Suhu yang diukur yaitu: suhu refrigeran masuk kompresor (T1),
suhu refrigeran keluar kondensor (T3).
[image:57.595.107.507.259.729.2](a) (b)
Gambar 4.3. (a). Termokopel dan (b). Penampil suhu digital
b. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk
pengujian.
c. Pemanas air
Pemanas air digunakan untuk memanaskan air hingga suhu 100C pada
tekanan 1atm. Air yang telah dididihkan tersebut, digunakan untuk membantu
proses kalibrasi termokopel. Kalibrasi bertujuan agar hasil pengujian dapat sesuai.
4.4. Alur Penelitian
Diagram alur berikut merupakan tahap pembuatan mesin pendingin dan
penelitiannya :
Tidak Baik
Baik Mulai
Perancangan Mesin Pendingin
Pemvakuman Mesin Pendingin Persiapan Komponen-Komponen Mesin
Pendingin
Penyambungan Komponen-Komponen Mesin Pendingin
Pengisian Refrigeran R134a
Uji Coba
Pengambilan Data T1,T3,P1,P2
Pengolahan Data Win, Qin, Qout, COPideal, COPaktual, Efisiensi
()
Selesai
Gambar 4.5 Diagram Alur Pembuatan dan Penelitian mesin pendingin.
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 refrigerant dapat mengalir
dalam system mesin pendingin.
c. Pasang kabel termokopel pada evaporator, kondensor, pipa masuk kompresor,
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:59.595.101.513.211.551.2]Proses pengambilan data diukur setiap 20 menit dengan waktu selama 4 jam.Pada
Tabel 4.1 menyajikan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.
Tabel 4.1 Tabel pengambilan data
Waktu (Menit) P1 (Psig) P2 (Psig) T1
(C)
T3
(C) 0
100 120 140 Waktu (Menit) P1 (Psig) P2 (Psig) T1
(C)
T3
(C) 160
180 200 220 240
4.6. Cara Mengolah Data Dan Pembahasan
Cara yang digunakan untuk mengolah data serta pembahasan
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukan dalam tabel (T1,T3,P1,P2) dan
kemudian menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h.
b. Dari gambar siklus kompresi uap pada diagram P-h dapat diperoleh entalpi (h1,
h2, h3, h4),suhu kondensor dan suhu evaporator.
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 pembahasan, hasil-hasil perhitungan untuk karakteristik
mesin showcase, digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap
grafik yang dihasilkan, dengan mengacu juga pada tujuan penelitian dan
[image:60.595.99.513.105.597.2]Gambar 4.6 Penggunaan diagram P-h
4.7. Cara Mendapatkan Kesimpulan
Dari pembahasan yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan.
Kesimpulan merupakan intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat
menjawab tujuan penelitian.
1 2 3
BAB V
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
5.1. Hasil Penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap mesin showcase, diperoleh
hasil nilai keluar tekanan refrigeran kompresor, suhu refrigeran masuk kompresor,
tekanan refrigeran masuk kondensor dan suhu refrigeran keluar kondensor.
Tabel 5.1 menyajikan nilai tekanan refrigeran masuk kompresor dan
refrigeran keluar kondensor (P1,P2), suhu refrigeran masuk kompresor dan suhu
refrigeran keluar kondensor (T1,T3).
Tabel 5.1 Nilai tekanan, suhu refrigeran masuk kompresor dan keluar kondensor
NO Waktu (t) (Menit)
Tekanan (Bar) Suhu (C)
P1 P2 T1 T3
[image:62.595.103.509.284.678.2]Keterangan:
P1 = Tekanan refrigeran masuk kompresor (Bar)
P2 = Tekanan refrigeran keluar kompresor (Bar)
T1 = Suhu refrigeran masuk kompresor (C)
T3 = Suhu refrigeran keluar kondensor (C)
Tekanan yang dicantumkan dalam Tabel 5.1 adalah tekanan absolut.
Nilai entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor pada tiap titik pengambilan
data disajikan pada Tabel 5.2. Nilai entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor
[image:63.595.100.514.163.694.2]yang disajikan mulai dari menit ke 20 sampai menit ke 240.
Tabel 5.2 Nilai Entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor
NO Waktu (t) Menit
Entalpi (kJ/kg) Suhu (°C)
h1 h2 h3 h4 Te Tc
1 20 432 484 244 244 -18 39
2 40 434 484 246 246 -17 37
3 60 432 482 246 246 -17 37
4 80 436 486 250 250 -17 41
5 100 438 488 248 248 -17 41
6 120 438 488 244 244 -17 42
7 140 436 488 248 248 -17 41
8 160 438 488 246 246 -17 41
9 180 438 488 248 248 -17 41
10 200 438 488 248 248 -17 42
11 220 438 490 248 248 -17 43
5.2 Perhitungan
a. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator.
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 pada menit ke 200.
Qin = h1– h4 (kJ/kg)
= (438-248) kJ/kg
= 190 kJ/kg
[image:64.595.102.510.242.723.2]Hasil keseluruh perhitungan, disajikan pada Tabel 5.3.
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 40 434 246 188
3 60 432 246 186
4 80 436 250 186
5 100 438 248 190
6 120 438 244 194
7 140 436 248 188
8 160 438 246 192
9 180 438 248 190
10 200 438 248 190
11 220 438 248 190
Dari Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap
[image:65.595.98.507.177.593.2]evaporator dapat disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.1.
Gambar 5.1 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran kalor yang diserap
evaporator
b. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor.
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 pada menit ke 200.
Qout = h2– h3 (kJ/kg)
= (488-248) kJ/kg
= 240 kJ/kg
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.4.
0 50 100 150 200 250 300
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
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 20 484 244 240
2 40 484 246 238
3 60 482 246 236
4 80 486 250 236
5 100 488 248 240
6 120 488 244 244
7 140 488 248 240
8 160 488 246 242
9 180 488 248 240
10 200 488 248 240
11 220 490 248 242
12 240 490 246 244
Dari Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor dapat disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.2.
Gambar 5.2 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor 0 50 100 150 200 250 300
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
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 pada menit ke 200.
Win = h2– h1 (kJ/kg)
= (488-438) kJ/kg
= 50 kJ/kg
[image:67.595.101.492.227.709.2]Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.5.
Tabel 5.5 Hasil perhitungan kerja kompresor persatuan massa refrigeran.
NO Waktu (t) Menit
Entalpi (kJ/kg)
Win h2 h1
1 20 484 432 52
2 40 484 434 50
3 60 482 432 50
4 80 486 436 50
5 100 488 438 50
6 120 488 438 50
7 140 488 436 52
8 160 488 438 50
9 180 488 438 50
10 200 488 438 50
11 220 490 438 52
Dari Tabel 5.5 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat disajikan dalam
[image:68.595.98.499.174.564.2]bentuk grafik pada Gambar 5.3.
Gambar 5.3 Kerja persatuan massa refrigeran yang dilakukan kompresor
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 pada menit ke 200.
COPaktual = Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1)
COPaktual = (190/50) = (438-248)/(488-438) kJ/kg
= 3,8
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.6.
0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Tabel 5.6 Hasil perhitungan Koefisien prestasi aktual (COPaktual)
NO Waktu (t) Menit
Qin
(kJ/kg)
Win
(kJ/kg) COP aktual 1 20 188 52 3,6
2 40 188 50 3,8
3 60 186 50 3,7
4 80 186 50 3,7
5 100 190 50 3,8
6 120 194 50 3,9
7 140 188 52 3,6
8 160 192 50 3,8
9 180 190 50 3,8
10 200 190 50 3,8
11 220 190 52 3,7
12 240 192 52 3,7
[image:69.595.98.496.154.673.2]Dari Tabel 5.6 Koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat disajikan dalam bentuk
grafik pada Gambar 5.4.
Gambar 5.4 Koefisien prestasi aktual showcase.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
CO
Pakt
ual
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 pada menit ke 200.
COPideal =(Te ) / (Tc- Te)
= 256,15/(315,15-(256,15)
= 4,3
[image:70.595.101.493.221.681.2]Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.7.
Tabel 5.7 Hasil perhitungan nilai koefisien prestasi ideal (COPideal)
NO Menit
Suhu (K) COP ideal Te Tc
1 20 255,15 312,15 4,5
2 40 256,15 310,15 4,7
3 60 256,15 310,15 4,7
4 80 256,15 314,15 4,4
5 100 256,15 314,15 4,4
6 120 256,15 315,15 4,3
7 140 256,15 314,15 4,4
8 160 256,15 314,15 4,4
9 180 256,15 314,15 4,4
10 200 256,15 315,15 4,3
11 220 256,15 316,15 4,3
12 240 256,15 316,15 4,3
Dari Tabel 5.7 koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat disajikan dalam bentuk
Gambar 5.5 Koefisien prestasi ideal showcase
f. Efisiensi showcase ()
Efisiensi showcase dapat dihitung dengan dengan menggunakan Persamaan
(2.6) yaitu : Efisiensi = COPaktual / COPideal. Sebagai contoh perhitungan untuk
efisiensi showcase di ambil pada menit ke 200.
η = ( COPaktual/ COPideal ) x 100 %
= (3,8/4,3) x 100%
= 88,4 %
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.8.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
CO
P i
deal
Tabel 5.8 Hasil perhitungan efisiensi showcase
NO Waktu Menit
COP
aktual COP ideal η (%) 1 20 3,6 4,5 80,0
2 40 3,8 4,7 80,9
3 60 3,7 4,7 78,7
4 80 3,7 4,4 84,1
5 100 3,8 4,4 86,4
6 120 3,9 4,3 90,7
7 140 3,6 4,4 81,8
8 160 3,8 4,4 86,4
9 180 3,8 4,4 86,4
10 200 3,8 4,3 88,4
11 220 3,7 4,3 86,0
12 240 3,7 4,3 86,0
[image:72.595.100.507.145.720.2]Dari Tabel 5.8 efisiensi showcase dapat disajikan dalam bentuk grafik pada
Gambar 5.6.
Gambar 5.6 Efisiensi showcase.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
(%
)
5.2 Pembahasan
Showcase sudah dapat dibuat dan dapat bekerja untuk mendinginkan
minuman kemasan dengan baik, suhu kerja evaporator yang dicapai berkisar
antara -18oC, suhu dingin tersebut disirkulasikan dengan bantuan blower untuk mendinginkan minuman kemasan. Agar suhu dingin refrigeran di evaporator tidak
membekukan minuman, showcase dilengkapi dengan komponen thermostat yang
bekerja dengan memutus aliran listrik ke kompresor pada suhu kerja ruangan
showcase yang berkisar antara 2oC-8oC kemudian suhu ruangan akan menyesuaikan dengan suhu kerja yang diharapkan, sehingga proses pendinginan
minuman berlangsung dengan baik tanpa merubah sifat atau membekukan
minuman sebagai beben kerja.
Hasil penelitian untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan
massa refrigeran disajikan pada Tabel 5.3 dan dalam bentuk grafik disajikan pada
Gambar 5.1. Dari data yang diperoleh energi kalor yang diserap evaporator (Qin)
persatuan massa refrigeran dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240 menit
terletak pada 186 kJ/kg sampai 194 kJ/kg. Qin terbesar : 194 kJ/kg, Qin terkecil :
186 kJ /kg, Qin rata- rata sebesar: 189,5 kJ/kg. Dari Gambar 5.1, pada awal mula
nampak bahwa energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
pada waktu t = 140 menit cenderung tidak tetap, namun pada waktu t =160 menit
hingga t = 220 menit energi kalor yang diserap evaporator mulai stabil dengan
nilai Qin= 190 kJ/kg dan mengalami perubahan kembali dari waktu t = 220 menit
Hasil penelitian untuk energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran dapat disajikan pada Tabel 5.4 dan dalam bentuk grafik disajikan
pada Gambar 5.2. Dari data yang diperoleh energi kalor yang dilepas kondensor
(Qout) persatuan massa refrigeran dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240
menit terletak pada 236 kJ/kg sampai 244 kJ/kg. Qout terbesar : 244 kJ/kg, Qout
terkecil: 236 kJ/kg, Qout rata-rata sebesar : 240,2 kJ/kg. Dari Gambar 5.2, pada
awal mula nampak bahwa energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa
refrigeran pada waktu t = 160 menit cenderung tidak tetap. Namun, pada waktu t
= 180 menit sampai dengan t = 200 menit energi kalor yang dilepas kondensor
mulai stabil dengan nilai Qout= 240 kJ/kg dan mengalami perubahan kembali dari
waktu t = 220 menit hingga waktu t = 240 menit .
Hasil penelitian untuk kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa
refrigeran dapat disajikan pada Tabel 5.5 dan dalam bentuk grafik disajikan pada
Gambar 5.3. Dari data yang diperoleh kerja yang dilakukan kompresor (Win)
persatuan massa dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240 menit terletak
pada 50 kJ/kg sampai 52 kJ/kg. Win terbesar : 52 kJ/kg, Win terkecil : 50 kJ/kg,
Win rata-rata sebesar : 50,7 kJ/kg. Dari Gambar 5.3, pada awal mula nampak
bahwa kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran dari waktu t =
140 menit cenderung tidak tetap. Namun pada waktu t = 160 sampai dengan t =
200 menit kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran dengan
hasil yang stabil dengan nilai Win = 50 kJ/kg
Hasil penelitian untuk koefisien prestasi aktual (COPaktual) disajikan pada Tabel
koefisien prestasi aktual dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240 menit
terletak pada 3,6 hingga 3,9. COPaktual terbesar : 3,9, COPaktual terkecil: 3,6,
COPaktual rata-rata : 3,7. Dari Gambar 5.4, pada awal mula nampak bahwa
koefisien prestasi aktual (COPaktual) dari waktu t = 140 menit cenderung tidak
tetap. Namun, pada waktu t = 160 menit sampai dengan t = 200 menit koefisien
prestasi aktual (COPaktual) mulai stabil dengan nilai COPaktual= 3,8.
