LAPORAN TUGAS AKHIR. Diajukan sebagai salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Bandung

(1)

LAPORAN TUGAS AKHIR

PENGARUH DIAMETER ORIFICE TERHADAP KAPASITAS

PENDINGINAN TABUNG VORTEX

INFLUENCE OF ORIFICE DIAMETRE TO COOLING

CAPACITY VORTEX TUBE

Diajukan sebagai salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III

Politeknik Negeri Bandung

Oleh : Esa Finisari (091611013)

PROGRAM STUDI TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA

JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

(2)

(3)

ABSTRAK

Tabung Vortex adalah suatu sistem refrigerasi yang menghasilkan udara panas dan dingin dari udara bertekanan. Tabung vortex dapat berfungsi sebagai pendingin dengan udara sebagai refrigerant tanpa menggunakan refrigerant konvensional. Pada sistem refrigerasi tabung vortex, nilai kapasitas pendinginan bergantung pada banyak faktor diantaranya tekanan udara masukan, debit udara dingin keluaran, geometri komponen tabung vortex dan variabel lainnya. Kapasitas pendinginan tabung vortex merupakan fungsi penurunan temperatur dan laju aliran massa udara dingin keluaran. Analisis tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh diameter orifice terhadap kapasitas pendinginan tabung vortex dan temperatur udara dingin keluaran yang di hasilkan tabung vortex. Tabung vortex yang digunakan memiliki konstruksi sebagai berikut : panjang tabung 225 mm, diameter tabung 12 mm, Diameter orifice 5 mm dan 6 mm, Chamber berdiameter 24 mm, Nosel alur 2 dan sudut katup 40⁰. Pada tugas akhir ini diperoleh kapasitas pendinginan tertinggi yaitu tabung vortex dengan diameter orifice 5 mm dengan Qd sebesar 0.075 kW pada tekanan 5 bar sedangkan tabung vortex dengan diameter orifice 6 mm dengan Qd sebesar 0.040 kW pada tekanan 5 bar. Temperatur udara dingin terendah keluaran tabung vortex menggunakan diameter orifice nosel 5mm mencapai -5.6 ⁰C pada tekanan 5 bar sedangkan menggunakan diameter orifice 6mm temperatur udara dinginnya mencapai -2 ⁰C.

Kata Kunci : Tabung Vortex, Diameter Orifice, Kapasitas Pendinginan

(4)

ABSTRACT

Vortex tube is a refrigeration system that produces hot and cold air from compressed air. Vortex tube can be used as a cooling without the use of refrigerant. The cooling capacity of vortex tube refrigeration system depends on many factors including air pressure input, the output flow of cold air, the geometry of the vortex tube components and other variables. Vortex tube cooling capacity is a function of the temperature and the cold air mass flow rate output. Analysis of final project to investigate the effect of orifice diametre to the vortex tube cooling capacity and temperature of the cold air output generated by vortex tube.Vortex tube which are used in this project have the following construction : 225 mm tube length, tube diametre 12 mm, 5 mm and 6 mm orifice diametre, 24 mm in diametre chamber, nozzle flow valve and with an angle of 40⁰. At this final project the highest cooling capacity of vortex tube with an orifice diametre of 5 mm with Qd of 0.075 kW at a pressure of 5 bar while the vortex tube with 6 mm diametre orifice with a Qd of 0.040 kW at a pressure of 5 bar. The lowest temperature of the cold air vortex tube output using a 5 mm diametre orifice is -5.6 ºC at a pressure of 5 bar while using 6mm orifice diametre cold air temperatures is -2 ºC.

Keywords: Vortex Tubes, Orifice Diametre, Cooling Capacity

(5)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kekhadirat Illahi Robbi Allah Subhanahu Wata’ala, atas segala rahmat, hidayah, dan karunia-Nya yang telah tercurah tanpa batas. Sehingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir sampai terselesaikannya penyusunan laporan ini.

Laporan tugas akhir ini disusun dan diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah wajib semester VI dan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung. Adapun judul yang diangkat dalam laporan Tugas Akhir ini adalah “PENGARUH DIAMETER ORIFICE TERHADAP KAPASITAS PENDINGINAN TABUNG VORTEX”

Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis menyadari masih terdapat banyak kesalahan dan jauh dari kesempurnaan, mengingat keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang penulis miliki. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini.

Selesainya laporan tugas akhir ini tidak luput dari dorongan berbagai pihak yang telah membantu penulis, baik itu berupa moril maupun materil, bimbingan serta kritik yang semuanya berharga. Pada kesempatan ini penulis sangat ingin mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

 Bapak, Mamah, Ka Esa, Ka Fita dan Ka Mbi, yang selalu mendoakan dan terus memberikan dukungannya baik moral maupun material untuk penulis agar selalu bersemangat.

 Ade Suryatman Margana, ST,.M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata udara.

 Drs. Faldian, M.Eng selaku dosen pembimbing tugas akhir penulis.

 Ir. Arda Raharja Lukitobudi, M.Eng selaku dosen pembimbing tugas akhir penulis.

 Windy H Mitrakusuma, ST,.MT selaku wali kelas penulis.  M. Anda Falahuddin, ST,.MT selaku koordinator tugas akhir.

(6)



Pak Prayogo, Pak Samedi, Mas Dani, dan Pak Sunardi selaku teknisi di Lab. Refrigerasi dan Tata Udara yang turut membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir

.

 Achy, Echa dan Nita yang sama-sama berjuang dengan penulis selama mengerjakan tugas akhir.

 Untuk teman-teman RACE A 09 yang selalu memberikan semangat, perhatian, doa, dan selalu mau mendengarkan cerita-cerita penulis.

 Untuk penyemangat dari orang terdekat penulis Ahmad Rian Padilah. Atas perhatian dan kasih sayang untuk mengikuti kehidupan penulis.

Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah banyak membantu, semoga Allah SWT membalas segala kebaikannya. Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kami khususnya dan bagi pembaca umumnya.

Bandung, Juni 2012 Penulis

(7)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK ... ABSTRACT... KATA PENGANTAR ... DAFTAR ISI ... DAFTAR GAMBAR ... DAFTAR TABEL ... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii v vii viii ix BAB I BAB II BAB III PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang …………... 1.2 Tujuan ... 1.3 Batasan Masalah ... 1.4 Metode Penelitian .…... 1.5 Sistematika Penulisan ... DASAR TEORI

2.1 Sejarah Tabung Vortex... 2.2 Komponen-komponen tabung vortex dan fungsinya.... 2.3 Cara kerja sistem... 2.4 Analisa tabung vortex... 2.5 Kelebihan dan kekurangan tabung vortex... KONSTRUKSI TABUNG VORTEX DAN PERANCANGAN

INSTALASI

3.1 Konstruksi Tabung Vortex... 3.2 Perancangan Instalasi Tabung Vortex... 3.3 Parameter yang Diukur... 3.4 Prosedur Pengambilan Data... 1 1 2 2 2 4 4 6 7 10 12 13 14 15

(8)

BAB IV

BAB V

PENGAMBILAN DATA DAN ANALISIS

4.1 Data Pengukuran... 4.2 Perhitungan Data... 4.3 Analisis Grafik... 4.3.1 Pengaruh Performansi Tabung Vortex pada Diameter 5 mm……...

4.3.1.1 Pengaruh temperatur dingin keluaran terhadap fraksi massa udara dingin ………...

4.3.1.2 Pengaruh penurunan temperatur separasi terhadap fraksi massa udara dingin ………... 4.3.1.3 Pengaruh debit udara dingin terhadap fraksi massa udara dingin………. 4.3.1.4 Pengaruh kapasitas pendinginan terhadap fraksi massa udara dingin ……… 4.3.2 Pengaruh Performansi Tabung Vortex pada Diameter 6 mm………..

4.3.2.1 Pengaruh temperatur dingin keluaran terhadap fraksi massa udara dingin ………...

4.3.2.2 Pengaruh penurunan temperatur separasi terhadap fraksi massa udara dingin ………... 4.3.2.3 Pengaruh debit udara dingin terhadap fraksi massa udara dingin………. 4.3.2.4 Pengaruh kapasitas pendinginan terhadap fraksi massa udara dingin ……… PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 5.2 Saran... 18 21 23 23 23 24 25 26 27 27 27 28 29 30 30 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(9)

DAFTAR GAMBAR

BAB II

Gambar 2.1 Tabung Vortex ………...4

Gambar 2.2 Nosel Tabung Vortex ...5

Gambar 2.3 Chamber Tabung Vortex ...5

Gambar 2.4 Katup Tabung Vortex ...6

Gambar 2.5 Orifice Tabung Vortex ...6

Gambar 2.6 Heat Pump Cycle Vortex Tube ...7

Gambar 2.7 Batas Sistem Volume Atur ………..8

BAB III Gambar 3.1 Penampang Tabung Vortex...12

Gambar 3.2 Skema Perancangan Sistem Pengukuran...14

BAB IV Gambar 4.1. Grafik Td terhadap µd ………...23

Gambar 4.2. Grafik ΔTd terhadap µd ………...24

Gambar 4.3. Grafik ύd,st terhadap µd ……….. 25

Gambar 4.4 Grafik Qd terhadap µd ……….….26

Gambar 4.5. Grafik Td terhadap µd ………...27

Gambar 4.6. Grafik ΔTd terhadap µd ……….………….….28

Gambar 4.7. Grafik ύd,st terhadap µd …….………...29

Gambar 4.8. Grafik Qd terhadap µd ……….30

(10)

DAFTAR TABEL

BAB III

Tabel 3.1 Konstruksi Tabung Vortex………12 Tabel 3.2 Parameter yang Diukur………..14 Tabel 3.3. Alat yang digunakan……….15 BAB IV

Tabel 4.1 Data pengamatan menggunakan diameter nosel 5 mm………..18 Tabel 4.2 Pengukuran Diameter Orifice Nosel 6 mm………20

(11)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A

Lampiran 1. Data Perhitungan Menggunakan Diameter Orifice 5 mm Lampiran 2. Data Perhitungan Menggunakan Diameter Orifice 5 mm Lampiran 3. Tabel Sifat-sifat Pada Tekanan Atmosfer

Lampiran B

Lampiran Gambar Nosel Diameter Orifice 5 mm Lampiran Gambar Nosel Diameter Orifice 6 mm

(12)

DAFTAR PUSTAKA

Ronan,Oliver. 2008.Numerical Prediction of Primary and Secondary Flows in Ranque – Hilsch Vortex Tube.Dublin: Dublin Institute of

Technology

Promvong,Pongjet; Eiamsa, Smith. 2005. Investigation on The Vortex Tube Thermal Separation in a Vortex Tube Refrigeration. Bangkok:

Science Asia

Lukitobudi,Arda Rahardja. 2010. Modul Mata Kuliah Sistem Refrigerasi.Bandung: Politeknik Negeri Bandung.

Dossat, Roy, J. 1981.”Principle of Refrigeration” SI Edition. Canada : Jhon Willey and Son

Holman, J.P. 1986. Perpindahan Kalor Edisi Keenam. Jakarta : Erlangga

(13)

CURRICULUM VITAE

Nama : Esa Finisari

Tempat, Tanggal Lahir : Bandung, 29 Oktober 1990

Alamat : Perumnas Cijerah II Gg.Nusa Indah 2 No.123 Rt.03 Rw.17 blok 12 Cimahi Selatan

Email : esafinisari@gmail.com / sha_esa@yahoo.co.id

No. Telp : 085722255159

Jenis Kelamin : Perempuan

Status : Belum Menikah

Tinggi/Berat Badan : 153 cm / 48 Kg

Hobi : Membaca, Bermusik, Bernyanyi, Nonton Film Agama : Islam

Kewarganegaraan : Indonesia Jenjang Pendidikan

2009 - 2012 Politeknik Negeri Bandung 2005 - 2008 SMA YWKA Bandung 2002 - 2005 MTS Al-Istiqomah Bandung 1996 - 2002 SD Percobaan Negeri 58 Bandung Pengalaman Organisasi

2009 - 2012 Anggota Himpunan Mahasiswa Refrigerasi dan Tata Udara POLBAN