i
PEMANFAATAN PANAS BUANG MESIN PENDINGIN
UNTUK PEMANAS AIR
HALAMAN JUDUL
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh:
ADVENTUS SUJIONO NIM : 115214001
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
THE UNTILIZATION WASTE HEAT OF REFRIGERATOR
TO WATER HEATER
TITLE PAGE
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirement To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering Study Program
By :
ADVENTUS SUJIONO NIM : 115214001
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMEN OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
iii
iv
v
vi
vii
ABSTRAK
Air panas merupakan salah satu kebutuhan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari untuk mandi, mencuci peralatan dapur dan sebagainya. Air panas umumnya diperoleh dengan memanaskan air menggunakan energi listrik, bahan bakar minyak, atau gas LPG. Seiring dengan berjalannya waktu dan krisis energi, biaya untuk mendapatkan energi tersebut semakin mahal. Alternatif lain mendapatkan energi panas untuk memanaskan air, salah satunya adalah dengan memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin. Mesin pendingin yang dimanfaatkan panas buangnya umumnya adalah mesin pendingin ruangan (AC) atau mesin pendingin makanan (kulkas).
Penelitian ini bertujuan (1) membuat model pemanas air dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin menggunakan dua kondensor, (2) menganalisis COP relatif antara mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air dan mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang (standar), (3) memanfaatkan panas buang mesin pendingin menggunakan dua kondensorsebagai pemanas air dan (4) menganalisis suhu air yang dihasilkan dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari (1) mesin pendingin yang membuang panas melalui kondensor ke lingkungan, tanpa pemanfaatan panas buang dan (2) mesin pendingin yang dilengkapi alat yang dapat memanfaatkan panas buang mesin pendingin sebagai pemanas air (menggunakan dua kondensor).Hasil penelitian menunjukkan selama 120 menit,rata-rata COP yang dihasilkan oleh mesin pendingin dengan menggunakan dua kondensor relatif lebih rendah dari COP mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang, kemudianpanas buang yang termanfaatkan untuk memanaskan air (Qberguna)
efektif yang dihasilkan yaitu 3,16 kJ.ini setara dengan suhu efektif yang dihasilkan yang mencapai 44°C.
viii
ABSTRACT
Hot water is one of society daily needs to take a bath, wash kitchen utensils and so on. Generally hot water is obtained by heating water using electrical energy or LPG (liquefied petroleum gas). As time goes, energy crisis and the charge to get the energy is getting expensive. The other alternative to get heat energy for heating water is by using of waste heat from refrigerator. It is utilized the waste heat like air conditioning (AC) or refrigerator foods (a fridge).
The purpose of this research are (1) to make the water heater model with utilizing waste heat of refrigerator use 2 condensers, (2) to analyse COP (Coefficient of Performance) relatively between cooling machine and the utilization of waste heat with refrigerator without the utilization of waste heat using 2 condensers relatively lower than COPrefrigerator without utilize waste heat. It is utilized to heating water Qberguna (heat utilized) effectively produced
3,16 kJ. This is equivalent with the effective temperature which is produced that reached until 44°C.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan atas segala berkah dan anugerah-Nya, sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.Penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “Pemanfaatan Panas Buang Mesin Pendingin Sebagai Pemanas Air” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. P. H. Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin.
3. Budi Setyahandana, M.T.selaku dosen pembimbing akademik.
4. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing Skripsi yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Skripsi ini.
5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
6. Laboranyang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.
7. Kedua orang tua dan segenap keluarga besar penulis (Pak Jiun,Bu Suzana Upik) yang telah memberikan dukungan, kasih, dan kepercayaan yang begitu besar.
8. Teman – teman yang turut membantu menyelesaikan Skripsi ini, seluruh Mahasiswa Universitas Sanata Darma Jurusan Teknik Mesin Angkatan 2011.
x
Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum dimiliki, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.
Yogyakarta, 30 Oktober 2014
xi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi
ABSTRAK ... vii
1.4 Tujuan Penelitian ...2
1.5 Manfaat ...3
BAB IIDASAR TEORI ...4
2.1 Komponen Utama Pada Mesin Pendingin ...4
2.2 Analisis Pada Mesin Pendingin ...6
2.3 Perhitungan Yang Digunakan Pada Mesin Pendingin ...7
xii
BAB IIIMETODE PENELITIAN ...11
3.1 Konfigurasi Alat Penelitian ...11
3.2 Peralatan Yang Digunakan Dalam Penelitian ...11
3.3 Variabel yang diukur ...12
3.4 Langkah Penelitian ...12
BAB IVHASIL DAN EMBAHASAN ...14
4.1 Data Penelitian ...14
4.2 Pengolahan data dan perhitungan ...27
4.3 Pembahasan grafik hasil penelitian ...30
BAB VPENUTUP ...38
5.1 Kesimpulan ...38
5.2 Saran ...38
DAFTAR PUSTAKA ...40
LAMPIRAN ...41
LAMPIRAN 1 Foto Konfigurasi Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian...41
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat standar). ...14 Tabel 2. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi
pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat standar). ...15 Tabel 3. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 2, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan
pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...15 Tabel 4. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk
kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang
menggunakan dua kondensor). ...16 Tabel 5. Data hasil pengolahan (pada Qberguna, COPp dan Peningkatan COP)
untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...16 Tabel 6. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 4 (untuk alat standar). ...17 Tabel 7. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi
pengaturan beban evaporator pada level 4 (untuk alat standar). ...17 Tabel 8. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 4, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan
pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...18 Tabel 9. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk
kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang
menggunakan dua kondensor) ...18 Tabel 10. Data hasil pengolahan (pada Qberguna, COPp dan Peningkatan COP)
xiv
yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...19 Tabel 11. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 6 (untuk alat standar). ...19 Tabel 12. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP)
untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 6 (untuk alat standar). ...20 Tabel 13. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 6, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan
pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...20 Tabel 14. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk
kondisi pengaturan beban evaporator pada level 6, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang
menggunakan dua kondensor). ...21 Tabel 15. Data hasil pengolahan (pada Qberguna, COPp dan Peningkatan COP)
untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 6, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...21 Tabel 16. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 2 (untuk alat standar). ...22 Tabel 17. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk
kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat
standar). ...22 Tabel 18. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan
pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...23 Tabel 19. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk
kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang
xv
Tabel 20. Data hasil pengolahanan (pada Qberguna, COPp dan Peningkatan COP)
untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...24 Tabel 21. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 2, (untuk alat standar). ...24 Tabel 22. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk
kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, (untuk alat
standar) ...25 Tabel 23. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator
pada level 2, massa air yang dipanasi 62 liter (untuk alat dengan
pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...25 Tabel 24. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk
kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 62 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang
menggunakan dua kondensor). ...26 Tabel 25. Data hasil pengolahan (pada Qberguna, COPp dan Peningkatan COP)
untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 62 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...26 Tabel 26. Data hasil rata-rata dari alat standar dan alat dengan pemanfaatan
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Skema mesin pendingin pada kulkas. ...4
Gambar 2. Evaporator atau kondensor. ...5
Gambar 3. Katup ekspansi dengan kontrol temperatur. ...6
Gambar 4. Diagram tekanan-enthalpi (p-h). ...7
Gambar 5. Skema mesin pendingin yang membuang panas melalui kondensor ke lingkungan, tanpa penmanfaatan panas buang. ...8
Gambar 6. Skema mesin pendingin yang dilengkapi dengan alat pemanfaatkan panas buang sebagai pemanas air (menggunakan dua kondensor). ...9
Gambar 7. Pengaturan format “trendline” pada tabel dengan polynomial. ...28
Gambar 8. Peningkatan suhu air yg dipanasi untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter. ...31
Gambar 9. Peningkatan suhu air yg dipanasi untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, air yg dipanasi berbeda. ...31
Gambar 10. Grafik rata-rata antara COP standar dan COP alat yang dimanfaatkan panas buangnya sebagai pemanas air, untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda massa air yg dipanasi 32 liter. ...32
Gambar 11. Grafik rata-rata antara COP standar dan COP yg dimanfaatkan panas buangnya sebagai pemanas air, untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yg dipanasi berbeda. ...33
Gambar 12. Grafik dari rata-rata COPp pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter. ...33
Gambar 13. Grafik dari rata-rata COPp pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yg dipanasi berbeda. ...34
xvii
Gambar 16. Grafik dari rata-rata Qberguna pada kondisi pengaturan beban
evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter. ...36 Gambar 17. Grafik dari rata-rata Qberguna pada kondisi pengaturan beban
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air panas merupakan salah satu kebutuhan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Di dalam masyarakat air panas diperlukan untuk mandi, mencuci peralatan dapur dan sebagainya. Air panas tidak hanya diperlukan oleh masyarakat secara pribadi tetapi juga oleh tempat-tempat pelayanan umum seperti hotel, rumah sakit dan pada skala industri air panas diperlukan untuk suatu proses pencucian botol kaca pada industri minuman. Air panas umumnya diperoleh dengan memanaskan air menggunakan energi yang diperoleh dari energi listrik, bahan bakar minyak, atau gas LPG.
Seiring dengan berjalannya waktu dan krisis energi, biaya untuk mendapatkan energi tersebut semakin mahal, banyak orang berupaya mencari alternatif lain untuk memanaskan air seperti memanfaatkan energi matahari. Namun selain itu alternatif lain untuk mendapatkan air panas adalah dengan memanfaatkan panas buang dari suatu mesin. Salah satu sumber panas buang mesin yang banyak diteliti dan dikembangkan orang saat kini adalah panas buang dari mesin pendingin.
1.2 Rumusan Masalah
2 hotel atau penginapan memiliki mesin pendingin. Dari penelitian yang ada, pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk memanaskan air dapat menekan biaya yang diperlukan untuk memanaskan air. Penghematan biaya berarti juga penghematan pemakaian energi listrik, bahan bakar minyak atau gas LPG. Selain itu pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk memanaskan air dapat meningkatkan unjuk kerja mesin pendingin yang digunakan. Unjuk kerja sebuah mesin pendingin umumnya dinyatakan dengan koefisien unjuk kerja (COP). Dari sisi lingkungan pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk memanaskan air dapat mengurangi pencemaran lingkungan oleh panas yang terbuang dari mesin pendingin.
1.3 Batasan Masalah
Pada Skripsi ini akan diteliti pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk memanaskan air. Dibuatlah mesin pendingin dengan dua kondensor serta menggunakan katub ekspansi thermostatic, dengan alasan mesin pendingin ini merupakan jenis yang sederhana, mudah dibuat dan katub ekspansi thermostatik dapat menyesuaikan bukaan refrigeran yang mengalir ke evaporator ketika beban pada evaporator bertambah maupun berkurang. Agar penelitian yang dilakukan dapat berjalan lancar tanpa mengalami kesulitan, diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut: a. Kondensor yang dimanfaatkan panas buangnya utuk memanaskan air
adalah kondensor koil yang terbuat dari pipa tembaga.
b. Kondensor koil yang pada penelitian ini dibuat melingkar dan diletakkan sedemikian rupa di dalam tong air bagian dasar.
c. Panjang kondensor koil adalah 15 m dengan diameter ¼ inchi.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini antara lain :
3 b. Menganalisis COP relatif antara mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang untuk pemanas air menggunakan dua dengan mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang (standar).
c. Memanfaatkan panas buang mesin pendingin menggunakan dua kondensor sebagai pemanas air.
d. Menganalisis suhu air yang dihasilkan dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin.
1.5 Manfaat
Manfaat yang didapat dari pembuatan Skripsi ini adalah:
a. Berpartisipasi dalam penelitian pemanfaatan energi limbah (waste energy).
b. Memberikan kontribusi alternatif pemanfaatan energy panas yang terbuang dari mesin pendingin pada masyarakat.
c. Menambah kepustakaan tentang pemanfaatan panas buang dari mesin pendingin.
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Komponen Utama Pada Mesin Pendingin
Komponen utama yang terdapat pada sebuah mesin pendingin umumnya adalah evaporator, kompresor, kondensor dan katup ekspansi. Selain komponen utama, pada mesin pendingin terdapat beberapa komponen lain seperti filter atau penyaring, kipas kondensor dan kipas evaporator. Di dalam sistem mesin pendingin terdapat fluida pendingin (refrijeran). Komponen-komponen tersebut merupakan komponen yang umum terdapat pada mesin pendingin baik pendingin ruangan maupun pendingin makanan atau kulkas (Gambar 1).
Gambar 1. Skema mesin pendingin pada kulkas.
5 Prinsip kerja mesin pendingin adalah sebagai berikut: evaporator menyerap panas dari benda atau ruangan yang didinginkan karena temperatur refrijeran dalam evaporator lebih rendah dari benda atau ruangan yang didinginkan. Dari evaporator refrijeran terhisap kedalam kompresor dan keluar dari kompresor dengan tekanan yang tinggi (sekitar 15 bar). Tekanan refrijeran yang tinggi menyebabkan temperatur refrijeran juga tinggi. Dari kompresor refrijeran masuk kedalam kondensor. Temperatur refrijeran lebih tinggi dari temperatur udara sekitar sehingga melalui kondensor refrijeran dapat membuang panas ke lingkungan. Dari kondensor refrijeran masuk kedalam katup ekspansi dan keluar katup ekspansi pada tekanan yang rendah. Tekanan refrijeran yang rendah menyebabkan temperatur refrijeran juga rendah sehingga dapat menyerap panas dari benda atau ruangan yang didinginkan. Siklus ini akan terus berulang.
Evaporator dan kondensor yang umum digunakan pada mesin pendingin adalah jenis pipa bersirip (Gambar 2). Katup ekspansi yang umum digunakan adalah jenis pipa kapiler dan jenis katup ekspansi dengan kontrol temperatur atau katup ekspansi termostatik (Gambar 3).
6 Gambar 3. Katup ekspansi dengan kontrol temperatur.
Evaporator dan kondensor umumnya dilengkapi dengan kipas. Kipas berfungsi untuk memudahkan penyerapan panas (pada evaporator) dan memudahkan pembuangan panas ke lingkungan (pada kondensor). Komponen lain yakni filter/ penyaring berfungsi untuk menyaring uap air dan kotoran yang terdapat di refrijerant akibat gesekan atau korosi di jalur yang di lalui cairan refrijeran. Kotoran dalam refrijeran cenderung menimbulkan karat pada komponenkomponen mesin pendingin sedangkan uap air dapat membeku di dalan katup ekspansi atau evaporator sehingga dapat menghalangi aliran refrijeran.
2.2 Analisis Pada Mesin Pendingin
7 dibuang kondensor ke lingkungan dan Wkompresor adalah kerja yang
dilakukan kompresor.
Gambar 4. Diagram tekanan-enthalpi (p-h).
2.3 Perhitungan Yang Digunakan Pada Mesin Pendingin
Unjuk kerja suatu mesin pendingin ditunjukkan oleh koefisien unjuk kerja (COP) yang dihasilkan. COP suatu mesin pendingin dapat dihitung dengan persamaan:
(1)
8 Gambar 5. Skema mesin pendingin yang membuang panas
melalui kondensor ke lingkungan, tanpa penmanfaatan panas buang.
Pada mesin pendingin yang dilengkapi mesin yang dapat memanfaatkan panas buang kondensor maka COP yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
(2) Persamaan (2) berlaku untuk mesin pendingin yang dilengkapi alat yang dapat memanfaatkan panas buang mesin pendingin. Peningkatan COP yang diperoleh dihitung dengan persamaan:
(3)
Pada pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk pemanas air, panas buang yang termanfaatkan (Qberguna) dapat dihitung dengan persamaan:
9 Dengan m adalah massa air panas (kg), Cp adalah kapasitas panas air atau heat capacity (J/kg) dan ∆T adalahPeningkatan Suhu air (°C). Persamaan (4) berlaku untuk mesin pendingin yang dilengkapi alat yang dapat memanfaatkan panas buang mesin pendingin sebagai pemanas air menggunakan dua kondensor (Gambar 6).
Gambar 6. Skema mesin pendingin yang dilengkapi dengan alat pemanfaatkan panas buang sebagai pemanas air (menggunakan dua kondensor).
2.4 Penelitian Yang Pernah Dilakukan
11
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Konfigurasi Alat Penelitian
Sarana yang di gunakan untuk penelitian pemanfaatan panas buang mesin pendingin sebagai pemanas air ini adalah terdiri dari 2 (dua) konfigurasi mesin sebagai berikut:
1. Mesin pendingin tanpa pemanas air/mesin pendingin standar.Dengan skema seperti disajikan pada Gambar 5.
2. Mesin pendingin yang dilengkapi alat yang dapat memanfaatkan panas buang mesin pendingin sebagai pemanas air menggunakan dua kondensor.Dengan skema seperti disajikan pada Gambar 6.
3.2 Peralatan Yang Digunakan Dalam Penelitian
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : 1. Kondensor koil
Kondensor koil digunakan sebagai alat untuk membuang kalor dari refrigerant ke air yang ingin dipanasi di dalam tong air.
2. Manometer.
Manometer berfungsi sebagai mengukur dan membaca tekanan refrigerant pada mesin pendingin yang digunakan dalam penelitian. 3. Thermokopel tipe-k.
Alat ini berfungsi sebagai sensor temperatur yang mampu mengubah tegangan/arus listrik yang selanjutnya dikonversi menjadi data temperatur dengan alat thermo-logger.
4. Thermo-logger
12 5. Memori card 2Gb.
Memori card digunakan sebagai media penyimpanan data dihasilkan oleh thermo logger, sampai data yang dibutuhkan selesai diambil.
3.3 Variabel yang diukur
Data yang diambil dari percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Temperatur masuk evaporator (TMEvap)
2. Temperature keluar evaporator (TKEvap)
3. Temperatur keluar kompresor (TKKomp) 4. Tekanan refrijeran masuk kompresor (PM) 5. Tekanan refrijeran keluar kompresor (PK) 6. Temperatur udara sekitar (Ta)
7. Temperatur air yang dipanasi/ Tair-panas (⁰C)
8. Temperatur air pada kotak evaporator/ Tair-evap (⁰C)
9. Lama waktu pencatatan data (t)
3.4 Langkah Penelitian
Adapun langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:
a. Penelitian diawali dengan penyiapan mesin seperti disajikan padagambar 5 dan 6. Kedua konfigurasi mesin dijalankan secara bersamaan.
b. Pengambilan data dilakukan tiap 10 menit selama 120 sekali operasional, untuk tiap variasi tekanan kerja evaporator dan massa air yang dipanasi, temperatur kerja evaporator divariasikan dengan mengatur angka pada pengaturan thermostat, sedangkan massa air yang dipanasi divariasikan dengan alat ukur takaran liter.
c. Data yang dicatat adalah temperatur masuk evaporator (TMEvap),
temperature keluar evaporator (TKEvap), temperatur keluar kompresor
(TKKomp), tekanan refrijeran masuk kompresor (PM), tekanan refrijeran
keluar kompresor (PK), temperature evaporator (Tair-evap) dan temperatur
13 d. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk hari berikutnya kondisi mesin penelitian harus diperiksa untuk memastikan tidak ada masalah seperti kebocoran freon pada mesin maupun alat ukur yang terlepas. e. Setelah data yang dibutuhkan untuk penelitian selesai diambil, kemudian
masuk tahap pengolahan data.
14
BAB IV
HASIL DAN EMBAHASAN
4.1 Data Penelitian
Data yang diperoleh pada saat penelitian dari konfigurasi mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang (standar) dan mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang dengan menggunakan dua kondensor adalah sebagai berikut :
Suhu udara sekitar = 28⁰C
Adapun data yang diperoleh dari penelitian ini adalah : 1. Data pertama
Tabel 1. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat standar).
15 Tabel 2. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP)untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat standar).
Tabel 3. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).
P evap P Kond Hf Kond (H4) Hg Evap (H1) H Komp (H2) COP
Kpa Kpa kj/kg kj/kg kj/ kg (Standar)
1 168,95 1099,74 220,30 414,12 412,75
2 217,21 1168,69 192,85 413,94 437,49
3 224,11 1175,58 195,09 413,74 454,48 5,37
4 224,11 1189,37 210,34 413,34 464,11 4,00
5 237,90 1203,16 198,51 413,12 470,49 3,74
6 224,11 1189,37 198,51 412,89 472,27 3,61
7 224,11 1203,16 205,53 412,89 473,76 3,41
8 237,90 1216,95 201,99 412,65 476,08 3,32
9 237,90 1203,16 198,51 412,65 477,03 3,33
10 237,90 1203,16 201,99 412,41 476,21 3,30
11 237,90 1203,16 200,82 412,65 475,40 3,38
12 237,90 1203,16 201,99 412,41 476,21 3,30
13 237,90 1203,16 203,16 412,15 475,40 3,30
16 Tabel 4. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP)untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yang 1 168,95 1065,27 221,57 414,45 413,36
2 224,11 1168,69 200,82 414,29 441,55
3 265,47 1272,11 203,16 413,34 459,90 4,51 4 293,05 1306,58 203,16 412,65 470,57 3,62 5 293,05 1375,53 207,92 412,65 479,17 3,08 6 306,84 1444,48 207,92 412,65 481,02 2,99 7 306,84 1513,43 207,92 411,88 481,94 2,91 8 306,84 1547,90 209,13 412,41 481,74 2,93 9 320,63 1616,85 209,13 412,41 481,26 2,95 10 320,63 1651,32 209,13 411,88 480,90 2,94 11 320,63 1651,32 209,13 411,61 480,90 2,92 12 327,53 1720,27 209,13 411,61 481,05 2,92 13 293,05 1754,74 209,13 411,32 480,67 2,92 No
Q loss m refrigeran Q Kond Q berguna Q terbuang Peningkatan COP
(kJ) (kg/detik) (kJ) (kJ) (kJ) (%)
1 10,24 0,0001 0,0170 0,0000 0,0170
2 12,86 0,0014 0,3320 0,0187 0,3134
3 15,59 0,0014 0,3652 0,0373 0,3279 5,08 12,49%
4 21,34 0,0028 0,7424 0,0000 0,7424 3,62 0,00%
5 24,35 0,0015 0,4155 0,0187 0,3968 3,26 5,95%
6 27,43 0,0016 0,4251 0,0000 0,4251 2,99 0,00%
7 30,58 0,0016 0,4352 0,0187 0,4166 3,08 5,76%
8 33,79 0,0016 0,4416 0,0373 0,4043 3,26 11,34%
9 33,79 0,0003
10 37,07 0,0017 0,4488 0,0560 0,3928 3,43 16,73%
11 43,81 0,0031 0,8309 0,0000 0,8309 2,92 0,00%
12 43,81 0,0004 0,0981 0,0373 0,0607 4,41 51,13%
13 47,26 0,0017 0,4724 0,0187 0,4537 3,07 5,31%
17 2. Data kedua
Tabel 6. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4 (untuk alat standar).
Tabel 7. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4 (untuk alat standar).
waktu P evap P kond TK evap TK komp TM evap T air evap
Kpa Kpa kj/kg kj/kg kj/ kg (Standar)
1 265,47 1444,48 193,97 412,89 460,28 4,62
2 224,11 1203,16 195,09 412,41 466,41 4,02
3 231,00 1203,16 204,34 412,41 469,68 3,63
4 237,90 1203,16 195,09 412,41 471,31 3,69
5 237,90 1223,85 193,97 411,88 475,19 3,44
6 237,90 1237,63 193,97 412,41 472,60 3,63
7 237,90 1237,63 199,66 411,88 473,42 3,45
8 237,90 1237,63 198,51 412,41 475,06 3,41
9 237,90 1237,63 196,23 411,88 473,42 3,50
10 237,90 1237,63 195,09 411,61 472,60 3,55
11 237,90 1237,63 195,09 411,88 472,60 3,57
12 237,90 1237,63 195,09 411,88 473,42 3,52
13 237,90 1237,63 195,09 412,41 475,06 3,47
18 Tabel 8. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).
Tabel 9. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4, massa air yang
1 251,68 1306,58 204,34 411,03 463,11 3,97
2 279,26 1341,06 204,34 411,61 471,87 3,44
3 286,16 1444,48 203,16 411,32 477,60 3,14
4 293,05 1492,74 204,34 411,03 475,65 3,20
5 299,95 1547,90 204,34 411,32 476,62 3,17
6 306,84 1582,37 205,53 411,03 478,96 3,03
7 306,84 1616,85 205,53 411,03 481,26 2,93
8 293,05 1823,69 205,53 411,03 479,80 2,99
9 293,05 1651,32 209,13 411,32 479,18 2,98
10 313,74 1706,48 205,53 411,03 486,40 2,73
11 293,05 1996,06 205,53 411,03 479,74 2,99
12 279,26 1740,95 207,92 411,03 482,56 2,84
13 279,26 1754,74 205,53 411,03 486,76 2,71
19 evaporator pada level 6 (untuk alat standar).
Q loss m refrigeran Q Kond Q berguna Q terbuang Peningkatan COP
(kJ) (kg/detik) (kJ) (kJ) (kJ) (%)
1 43,81 0,0004 0,0914 0,0000 0,0914 3,97 0,00%
2 47,26 0,0017 0,4540 0,0373 0,4167 3,80 10,61%
3 50,76 0,0017 0,4714 0,0560 0,4154 3,63 15,66%
4 50,76 0,0004 0,1110 0,0373 0,0737 4,61 44,13%
5 54,31 0,0018 0,4782 0,0000 0,4782 3,17 0,00%
6 54,31 0,0004 0,1204 0,0373 0,0831 4,27 41,25%
7 54,31 0,0004 0,1214 0,0187 0,1028 3,53 20,62%
8 57,90 0,0018 0,4932 0,0373 0,4558 3,29 10,10%
9 57,90 0,0005 0,1289 0,0187 0,1102 3,56 19,34%
10 61,54 0,0018 0,5133 0,0187 0,4946 2,86 4,97%
11 57,90
12 61,54 0,0018 0,5078 0,0000 0,5078 2,84 0,00%
13 61,54 0,0005 0,1404 0,0187 0,1217 3,21 18,20%
20 dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).
P evap P Kond Hf Kond (H4) Hg Evap (H1) H Komp (H2) COP Kpa Kpa kj/kg kj/kg kj/ kg (Standar) 1 265,47 1341,06 222,86 413,12 409,27
21 Tabel 14. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 6, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang
1 251,68 1341,06 224,14 411,03 448,80 4,95
2 231,00 1396,21 205,53 411,03 480,02 2,98
3 224,11 1410,00 207,92 411,32 482,17 2,87
4 251,68 1444,48 209,13 411,32 485,28 2,73
5 265,47 1513,43 205,53 411,03 486,18 2,73
6 237,90 1513,43 207,92 411,03 487,87 2,64
7 237,90 1561,69 205,53 411,03 488,48 2,65
8 265,47 1616,85 205,53 411,03 488,14 2,67
9 293,05 1637,53 205,53 411,03 488,80 2,64
10 279,26 1685,79 204,34 410,73 486,60 2,72
11 279,26 1706,48 203,16 410,09 488,13 2,65
12 293,05 1720,27 203,16 410,42 486,25 2,73
13 293,05 1734,06 201,99 410,42 486,98 2,72
No
Q loss m refrigeran Q Kond Q berguna Q terbuang Peningkatan COP
(kJ) (kg/detik) (kJ) (kJ) (kJ) (%)
1 61,54 0,0005 0,1233 0,0000 0,1233 4,95 0,00%
2 65,23 0,0019 0,5099 0,0373 0,4725 3,27 9,78%
3 65,23 0,0005 0,1466 0,0560 0,0906 4,35 51,51%
4 76,53 0,0047 1,2928 0,0187 1,2741 2,79 1,97%
5 72,72
6 72,72 0,0006 0,1671 0,0187 0,1484 3,05 15,40%
7 72,72 0,0006 0,1669 0,0000 0,1669 2,65 0,00%
8 72,72 0,0006 0,1667 0,0373 0,1294 3,49 30,80%
9 65,23
10 65,23 0,0005 0,1487 0,0000 0,1487 2,72 0,00%
11 72,72 0,0032 0,9188 0,0373 0,8815 2,80 5,60%
12 65,23
13 61,54
22 4. Data keempat
Tabel 16. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat standar).
Tabel 17. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP)
Kpa Kpa kj/kg kj/kg kj/ kg (Standar)
1 162,05 1030,79 220,30 413,74 414,77
2 210,32 1168,69 192,85 413,12 438,30
3 217,21 1203,16 203,16 412,65 452,52 5,25
4 231,00 1203,16 211,56 412,65 459,87 4,26
5 237,90 1203,16 205,53 412,65 466,41 3,85
6 237,90 1203,16 201,99 412,65 470,49 3,64
7 244,79 1203,16 198,51 412,65 471,31 3,65
8 237,90 1216,95 211,56 412,65 469,53 3,54
9 237,90 1216,95 198,51 412,65 471,17 3,66
10 237,90 1216,95 203,16 412,65 471,99 3,53
11 237,90 1216,95 198,51 412,89 471,17 3,68
12 237,90 1216,95 198,51 412,65 471,99 3,61
13 237,90 1216,95 198,51 412,89 472,81 3,58
23 Tabel 18. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).
Tabel 19. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang
1 162,05 1065,27 224,14 413,34 413,36
2 244,79 1216,95 200,82 412,65 442,52
3 272,37 1272,11 204,34 412,65 463,20 4,12
4 279,26 1306,58 204,34 412,65 471,40 3,55
5 293,05 1375,53 205,53 412,65 480,03 3,07
6 293,05 1410,00 207,92 412,41 483,03 2,90
7 293,05 1465,16 207,92 411,88 482,36 2,89
8 293,05 1499,64 207,92 412,41 481,19 2,97
9 299,95 1527,21 207,92 411,88 481,86 2,91
10 306,84 1582,37 209,13 411,61 481,53 2,90
11 313,74 1616,85 210,34 411,88 481,26 2,91
12 313,74 1637,53 209,13 411,61 482,77 2,85
13 320,63 1651,32 209,13 411,61 483,49 2,82
24 Tabel 20. Data hasil pengolahanan (pada Qberguna, COPp dan
PeningkatanCOP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).
5. Data kelima
Tabel 21. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, (untuk alat standar).
Q loss m refrigeran Q Kond Q berguna Q terbuang Peningkatan COP
(kJ) (kg/detik) (kJ) (kJ) (kJ) (%)
1 21,34 0,0002 0,0356 0,0000 0,0356
2 21,34 0,0002 0,0406 0,0000 0,0406
3 24,35 0,0015 0,3897 0,0000 0,3897 4,12 0,00%
4 27,43 0,0015 0,4086 0,0823 0,3263 4,46 25,81%
5 27,43 0,0002 0,0606 0,0274 0,0332 4,92 59,98%
6 30,58 0,0016 0,4359 0,0823 0,3536 3,63 25,39%
7 33,79 0,0016 0,4431 0,0548 0,3883 3,38 16,65%
8 37,07 0,0016 0,4474 0,0274 0,4200 3,22 8,19%
9 43,81 0,0030 0,8314 0,0274 0,8040 3,04 4,43%
10 43,81 0,0004 0,0982 0,0000 0,0982 2,90 0,00%
11 47,26 0,0017 0,4728 0,0548 0,4180 3,36 15,59%
12 50,76 0,0018 0,4833 0,0548 0,4284 3,28 15,33%
13 50,76 0,0004 0,1146 0,0000 0,1146 2,82 0,00%
25 dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).
P evap P Kond Hf Kond (H4) Hg Evap (H1) H Komp (H2) COP
Kpa Kpa kj/kg kj/kg kj/ kg (Standar)
1 265,47 1444,48 212,79 411,88 450,61 5,14
2 224,11 1203,16 195,09 412,89 465,59 4,13
3 224,11 1203,16 198,51 412,89 470,49 3,72
4 237,90 1216,95 196,23 412,65 471,17 3,70
5 237,90 1216,95 195,09 412,65 471,17 3,72
6 237,90 1216,95 195,09 412,41 471,17 3,70
7 237,90 1216,95 198,51 412,65 471,17 3,66
8 237,90 1216,95 201,99 412,41 471,99 3,53
9 224,11 1189,37 201,99 412,41 470,63 3,61
10 231,00 1189,37 199,66 411,88 471,45 3,56
11 237,90 1189,37 193,97 411,88 472,27 3,61
12 237,90 1189,37 195,09 412,41 472,27 3,63
13 231,00 1168,69 195,09 412,41 473,29 3,57
26 Tabel 24. Data hasil pengolahan(pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang
1 279,26 1513,43 207,92 411,88 467,48 3,67
2 286,16 1513,43 205,53 411,61 475,14 3,24
3 293,05 1547,90 205,53 411,32 480,03 3,00
4 293,05 1582,37 205,53 411,32 481,53 2,93
5 293,05 1603,06 207,92 411,32 482,26 2,87
6 293,05 1603,06 205,53 411,03 483,12 2,85
7 293,05 1637,53 205,53 411,03 485,35 2,77
8 293,05 1637,53 205,53 411,03 483,63 2,83
9 293,05 1651,32 209,13 411,32 481,77 2,87
10 293,05 1672,00 204,34 411,03 485,87 2,76
11 293,05 1685,79 204,34 411,03 486,60 2,74
12 279,26 1685,79 205,53 411,03 484,87 2,78
13 293,05 1878,85 207,92 411,32 480,68 2,93
No
Q loss m refrigeran Q Kond Q berguna Q terbuang Peningkatan COP
(kJ) (kg/detik) (kJ) (kJ) (kJ) (%)
1 50,76 0,0004 0,1077 0,0000 0,1077 3,67 0,00%
2 54,31 0,0018 0,4756 0,1085 0,3671 4,21 29,85%
3 54,31 0,0004
4 54,31 0,0004 0,1214 0,1085 0,0129 6,44 119,87%
5 54,31 0,0004 0,1221 0,0000 0,1221 2,87 0,00%
6 54,31 0,0004 0,1223 0,0362 0,0861 3,99 39,96%
7 61,54 0,0032 0,8831 0,0000 0,8831 2,77 0,00%
8 57,90
9 61,54 0,0019 0,5064 0,0000 0,5064 2,87 0,00%
10 65,23 0,0018 0,5199 0,0000 0,5199 2,76 0,00%
11 72,72 0,0032 0,9112 0,0362 0,8750 2,88 5,42%
12 65,23
13 72,72 0,0033 0,8947 0,0000 0,8947 2,93 0,00%
27 Tabel 26. Data hasil rata-rata dari alat standar dan alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor pada variasi yang berbeda.
4.2 Pengolahan data dan perhitungan
Berikut adalah proses pengolahan dan perhitungan data yang saya lakukan dalam penelitian :
1. Mengkonversikan tekanan masuk dan keluar kompresor
Karna data dari tekanan (presure) yang didapat masih menggunakan satuan Psi maka data tersebut dikonversikan ke satuankPakemudian menjadi tekanan absolut, menggunakanMs Excel dengan persamaan berikut :
Pevap (kPa) = {[6894,75729*Pevap(Psi)]+100000}/1000
Dengan : 6894.75729 adalah (1 Psi = 6894,75729 MPa)., 100000 adalah Tekanan absolutkPa ke 1 atm dan1000 adalah Dari MPa ke kPa (mega ke kilo).
2. Mencari Hfpada evaporator (H4) dan Hg pada kompresor (H1)
Untuk mendapatkan nilai Hf dan Hg menggunakan tabel temperature Freon-22 (saturation properties) yaitu Temperatur dan Enthalpy, kemudian membuat grafik x-y scatter pada Ms Excel dengan :
Aksis x = Temperatur (⁰C) Aksis y = Enthalpy (Hfatau Hg)
Kemudian mengubah pengaturan format trendline dari tabel dengan polynomial pada order = 2, lalu display Equation on Chart-nya diceklis
kemudian click “Close” pada sudut kanan bawah (Gambar 7). Q berguna Peningkatan COP
(kJ) (%)
1 Beban Evap level 2, massa air 32 Lt 0,0202 3,51 10,87% 3,15 3,64 2 Beban Evap level 4, massa air 32 Lt 0,0233 3,56 15,41% 3,09 3,66 3 Beban Evap level 6, massa air 32 Lt 0,0228 3,34 12,78% 2,90 3,46 4 Beban Evap level 2, massa air 47 Lt 0,0316 3,56 15,58% 3,08 3,84 5 Beban Evap level 2, massa air 62 Lt 0,0289 3,54 19,51% 2,94 3,79
COPp
No COP (m-air) COP
28 Gambar 7. Pengaturan format “trendline” pada tabel dengan polynomial.
Cara ini digunakan untuk mendapatkan rumus pendekatan nilai Hf dan Hg. Rumusyang didapatkan dari cara ini adalah sebagai berikut :
Hf = (y = 0,0034x2 + 1,1493x + 198,51)
= (0,0034*TMevap2 + 1,1493*TMevap + 198,51)
Hg = (y = -0,0047x2 + 0,4018x + 407,18)
= (-0,0047*TKevap2 + 0,4018*TKevap + 407,18)
3. Mecari Hkompresor(H2)
Untuk mendapatkan rumus yang digunakan unruk mendapatkan enthalpy kompresorHkomp(H2) juga menggunakan tabel temperature Freon-22
29 adalah 140 kPa sampai tekanan paling tinggi pada kondensor/Pkondadalah
2000kPa.Kemudian membuat grafik x-y scatter pada Ms Excel dengan : Aksis x = Temperature (⁰C)
Aksis y = Enthalpy sesuai pressure (tekanan absolut yang sudah ada dalam tabel R-22)
Pengaturan polynomialnya sama seperti pada kasus mencari Hf dan Hg, sebagai contoh saya gunakan rumus dari tekanan yang paling rendah dan tekanan yang paling tinggi sebagai berikut :
Pada tekanan 140 kPa = (y = 0,0005x2 + 0,6446x + 412,34) = (0,0005*TKkomp2 + 0,6446*TKkomp + 412,34)
Pada tekanan 2000 kPa = (y = -0,0003x2 + 0,9557x + 371,12) = (-0,0003*TKkomp2 + 0,9557* TKkomp + 371,12)
Setelah didapat nilai dari rumus diatas, kemudian untuk mendapat nilai Hkomp yang paling mendekati nilai Hkomp sebenarnya saya menggunakan
Ms Excel.
4. Menghitung COP
Setelah H1, H2 dan H4 telah didapatakan maka selanjutnya mencari COP dari mesin pendingin dengan rumus :
5. Mencari kalor dari luar yang masuh ke kotak evaporator (Qloss)
Persamaan yang digunakan adalah rumus perpindahan kalor konduksi dari buku (Holman, 1984).
h = 1,42*(∆T/L)0,25
= (1,42*((suhu udara - Tair evap)/tinggi air)0,25*t)/1000,
dengant adalah waktu 10 menit (setiap satu kali pengambilan data) [10 * 60 = 600 (s)],
pair
adalah 1000 (kg/m2).6. Mencari mrefrigerant (mref
)
Untuk mencari massa refrigerant yang mengalir setiap waktunya (10 menit) digunakanlah persamaan sebagai berikut :
30 dengan
m
air pada evapadalah massa air dalam kotak evaporator, Cpairadalah 4200 kJ, ∆Tevapadalah Penurunan suhu air pada evaporator.
7. Menghitung Qkondensor (Qkond)
Persamaan yang digunakan adalah : Qkond = (mref * Qin)/Cpair/waktu (t)
Qin = H2 – H4
8. Mencari Qberguna (kalor yang dimanfaatkan untuk memanaskan air)
Qberguna = (mair panas*Cp*∆Tair panas),
dengan;mair panasadalah massa air yang dipanasi, ∆Tair panasadalah
peningkatan suhu air panas
9. Mencari Qterbuang (kalor yang terbuang ke udara atau lingkungan)
Qterbuang = Qkond - Qberguna
10.Mencari COPp digunakan persamaan :
11.Peningkatan COP didapat dengan persamaan :
4.3 Pembahasan grafik hasil penelitian
31 Gambar 8. Peningkatan suhu air yg dipanasi untuk kondisi pengaturan beban
evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter.
Pada Gambar 8 diatas terlihat bahwa suhu air yang dipanasi dengan memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin menggunakan dua kondensor, seiring berjalannya waktu mengalami kenaikan suhu yang cukup baik dan stabil. Namun dari ketiga kenaikan suhu pada ketiga temperatur evaporator tersebut, proses kenaikan suhu yang paling baik adalah terjadi pada temperatur evaporator 4 dan pada temperatur evaporator 6.
32 Pada Gambar 9 diatas terlihat bahwa suhu air yang dipanasi dengan memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin menggunakan dua kondensor, mengalami kenaikan suhu yang hampir sama dan stabil seiring dengan berjalannya waktu. Pada kondisi beban evaporator pada level6 kenaikan suhunya lebih baik dari kedua variasi 2 dan 4, namun pada menit akhir pengujian rata-rata suhu yang dihasilkan hampir sama nilainya yaitu sekitar 42⁰C.
Gambar 10. Grafik rata-rata antara COP standar dan COP alat yang dimanfaatkan panas buangnya sebagai pemanas air, untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda massa air yg dipanasi 32 liter.
33 Gambar 11. Grafik rata-rata antara COP standar dan COP yg dimanfaatkan panas buangnya sebagai pemanas air, untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yg dipanasi berbeda.
Pada Gambar 11 juga terlihat bahwa rata-rata COP pada alat tanpa pemanfaatan panas buang (standar) lebih tinggi dari COP dengan pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air. Dari mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang, variasi yang paling baik adalah pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter.
34 Pada Gambar 12 rata-rata COPp pada alat dengan pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air, variasi yang paling baik adalah pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4 yang mencapai 3,55.
Gambar 13. Grafik dari rata-rata COPp pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yg dipanasi berbeda.
35 Gambar 14. Grafik dari rata-rata peningkatan COPp pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter.
Pada Gambar 14 rata-rata peningkatan COP terjadi pada alat dengan pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air, yaitu dari COP ke COPp. Dari ketiga variasi diatas terlihat bahwa pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4 massa air yang dipanasi 32 liter adalah yang terbaik dengan peningkatan COP 15%.
36 Pada Gambar 15 rata-rata peningkatan COP yang dihasilkan selama 120 menit semakin meningkat pada setiap massa air yang dipanasi, dari ketiga variasi diatas, terjadi peningkatan COP terbaik sebasar 19% pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yang dipanasi 62 liter.
Gambar 16. Grafik dari rata-rata Qberguna pada kondisi pengaturan beban
evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter.
Pada Gambar 16 dari ketiga variasi kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda, rata-rata Qberguna yang termanfaatkan pada
mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air selama 120 menit adalah 20 J sampai 23,5 J. Dari ketiga variasi diatas yang terbaik yaitu pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4 massa air yang dipanasi 32 liter dengan Qberguna yang dimanfaatkan selama 120
37 Gambar 17. Grafik dari rata-rata Qberguna pada kondisi pengaturan beban
evaporator pada level 2, massa air yg dipanasi berbeda.
Pada Gambar 17 dari ke tiga rata-rata Qberguna yang termanfaatkan
sebagai pemanas air seama 120 menit adalah sebesar 20 J sampai 32 J. Dari ketiga variasi diatas yang terbaik yaitu pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yang dipanasi 47 liter dengan Qberguna
38
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian dan perhitungan Pada Skripsi ini dapat disimpulkan bahwa : 1. Model pemanas air dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin
berhasil dibuat.
2. Dari rata-rata COP yang dihasilkan ternyata COP mesin pendingin dengan menggunakan dua kondensor relatif lebih rendah dari COP mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang.
3. Pemanfaatan panas buang dari mesin pendingin yang menggunakan dua kondensor sebagai pemanas air berhasil hal ini ditunjukan dengan rata-rata Qberguna efektif yang dihasilkan yaitu 31,6 J selama 120 menit.
4. Suhu efektif yang dihasilkan dari pemanfaatan panas buang mesin pendingin menggunakan dua kondensor dalam pengoperasian selama 120 menit adalah 44⁰C.
5.2 Saran
Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada bidang ini adalah :
1. Untuk sensor temperatur air yang akan dipanasi, gunakanlah lebih dari satu sensor serta peletakan posisi sensor dalam air yang akan dipanasi, letakankan sensor pada titik yang bebeda agar didapat pembacaan suhu air yang lebih baik.
39 3. Pada kondensor koil yang digunakan untuk menyalurkan kalor (Q) ke air yang ingin dipanasi, sebaiknya tambahkan sirip agar pembuangan kalor ke air yang dipanasi lebih baik dan maksimal.
40
DAFTAR PUSTAKA
Holman. J.P.,(1984), Heat Trasfer, Erlangga Jakarta., Edisi V, PP. 288-289. Kaushik, S.C., Singh, M., (1995), Feasibility and Design studies for heat
recovery from a refrigeration system with a canopus heat exchanger, Heat Recovery Systems & CHP, Vol.15,pp:665-673.
Slama, R. B., (2010), Refrigerator Coupling to a Water-Heater and Heating Floor to Save Energy and to Reduce Carbon Emissions, Computational Water, Energy, and Environmental Engineering, ,2, pp: 21-29
Slama, R.B., (2009), Water-heater coupled with the refrigerator to develop the heat of the condenser, International Renewable Energy Congress, November 5-7, Sousse Tunisia
Suntivarakorn, P., Satmarong, S., Benjapiyaporn, C., Theerakulpisut, S., (2010), An Experimental Study on Clothes Drying Using Waste Heat from Split Type Air Conditioner, International Journal of Aerospace and Mechanical Engineering 4:4
41
LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 Foto Konfigurasi Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian
Keterangan:
42 Keterangan:
43
LAMPIRAN 2 Foto Peralatan Yang Digunakan Dalam Penelitian
Kondensor koil
44 Manometer (Presure Gate)