ANALISA PERFORMANSI MESIN PENDINGIN KOMPRESI UAP VARIASI KECEPATAN PUTARAN FAN KONDENSOR DENGAN KAPASITAS KOMPRESOR 1 PK MENGGUNAKAN R22

(1)

1

ANALISA PERFORMANSI MESIN PENDINGIN

KOMPRESI UAP VARIASI KECEPATAN PUTARAN FAN

KONDENSOR DENGAN KAPASITAS KOMPRESOR 1 PK

MENGGUNAKAN R22

Rinaldi Hasri, Suryadimal, ST.,MT1)_{, Ir. Wenny Marthiana, MT}2) Program Studi Teknik Mesin-Fakultas Teknologi Industri-Universitas Bung Hatta

Jl. Gajah Mada No.19 Olo Nanggalo Padang 25143 Telp. 0751-7054257 Fax. 0751-7051341

Email : rinaldihasri@yahoo.co.idsuryadimal2004@yahoo.com

wenny_ma@yahoo.com

ABSTRAK

Dengan perkembangan teknologi saat ini, refrigeran (bahan pendingin) yang di pasarkan dituntut untuk ramah lingkungan, di samping aspek teknis lainnya yang diperlukan. Apapun refrigeran yang dipakai, semua memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing oleh karena itu, diperlukan kebijakan

dalam memilih refrigerant yang paling aman berdasarkan kepentingan saat ini

dan masa yang akan datang. Pada penelitian ini, digunakan refrigeran R22 sebagai freon dengan menggunakan kompresor 1 PK kompresor yang digunakan yaitu tipe Hermetik dengan kapasitas 746 watt, pada setiap pengambilan data divariasikan dengan laju aliran udara pada kondensor yaitu dengan mengatur dimer pada fan kondensor yaitu putaran ¼, 2/4, ¾ dan 4/4. Pengambilan data diambil selama 60 menit pada setiap bukaan katup dan dilakukan empat kali yaitu setiap 15 menit. Hal ini dilakukan untuk mengetahui performa dari mesin pendingin kompresi uap yaitu berupa Coefisien of performance (COP) terhadap pengaruh laju aliran udara pada saluran kondensor. Setelah dilakukan penelitian didapat hasil COP tertinggi yaitu 3,83 pada laju aliran udara bukaan katup fan kondensor penuh (4/4) pada menit 45 dan 60 dan yang terendah pada bukaan katup 2/4 pada menit ke-30 yaitu 3,53.

Kata kunci: Refrigeran22, Coefisien of Performance, Kondensor, Dimer, Kompresor Hermetik

(2)

2

1. PENDAHULUAN

Sistem refrigerasi sangat

menunjang peningkatan kualitas

hidup manusia. Kemajuan dalam bidang refrigerasi akhir-akhir ini adalah akibat dari perkembangan sistem kontrol yang menunjang

kinerja dari sistem refrigerasi.

Apalikasi dari sistem refrigerasi tidak terbatas, tetapi yang paling banyak digunakan adalah untuk pengawetan

makanan dan pendingin suhu,

misalnya lemasi es, freezer, cold

strorage, air conditioner /AC

Window, AC split dan AC mobil. Dengan perkembangan teknologi

saat ini, refrigeran (bahan

pendingin) yang di pasarkan dituntut untuk ramah lingkungan, di samping

aspek teknis lainnya yang

diperlukan. Apapun refrigeran yang dipakai, semua memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing oleh karena itu, diperlukan kebijakan

dalam memilih refrigerant yang

paling aman berdasarkan

kepentingan saat ini dan masa yang akan datang.

Sebagai sarana praktikum

laboratorium Prestasi Mesin di

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta, Mesin pendingin kompresi uap sangat menunjang dalam proses praktikum di bidang konversi energi. Dalam hal ini penulis melakukan perbaikan kembali mesin pendingin kompresi uap ini agar mahasiswa

yang melakukan praktikum di

laboratorium prestasi mesin dapat

menggunakan alat ini, yang

sebelumnya mesin pendingin

kompresi uap ini mengalami

kerusakan pada

komponen-komponen tertentu seperti alat ukur berupa pressure gauge, thermometer digital, termometer batang, Ampere meter, Volt meter, maupun pada pipa-pipa kapiler yang ada pada mesin pendingin kompresi uap ini. Selain itu juga dilakukan perbaikan pada kulit pembungkus kotak saluran evaporator dan kondensor dengan

mengganti glasswall dan aluminium

foil.

Terkait dengan Hukum

Termodinamika dua muncul istilah refrigerasi dan pengkondisian udara. Bidang refrigerasi dan pengkondisian udara adalah saling berkaitan, tetapi

(3)

3

masing-masing mempunyai ruang lingkup yang berbeda. Pengkondisian

udara berupa pengaturan suhu,

pengaturan kelembaban dan kualitas udara. Pengkondisian udara dan refrigerasi juga mempunyai ruang lingkup yang sama yakni dalam hal

pendinginan dan pengurangan

kelembaban. 1.1. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Memperoleh nilai COP yang

optimal dengan memvariasikan putaran fan kondensor.

2. Memperoleh putaran fan

kondensor dengan nilai COP yang optimal.

3. Memperbaiki alat uji yang

digunakan sebagai sarana

praktikum laboratorium Prestasi Mesin Program Studi Strata 1 Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mesin pengkondisian Udara

kompresi uap

Bidang refrigerasi dan

pengkondisian udara saling berkaitan satu sama lain, tetapi masing-masing

mempunyai ruang lingkup yang berbeda. Penerapan teknik refrigerasi yang terbanyak refrigerasi industri,

yaitu meliputi pemrosesan,

pengawetan makanan, penyerapan

kalor dari bahan-bahan kimia,

perminyakan, dan industri

petrokimia. Dalam hal yang sama, teknik pengkondisian udara tidak hanya berfungsi sebagai pendingin tetapi lebih dari pada itu. Definisi

pengkondisian udara nyaman

(comfort air conditioning) adalah

“proses perlakuan panas terhadap

udara untuk mengatur suhu,

kelembaban, kebersihan, dan

pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan oleh penghuni yang berada didalamnya”. (W.F. Stoecker & J.W. Jones : 1982)

Dalam tahun 1823,

Cagniard de la Tour (Perancis) melakukan penelitian tentang tingkat keadaan kritis dari gas eter. Setahun kemudian, Humphrey Davy dan asistennya M. Faraday (Inggris), merupakan orang pertama yang

berhasil menemukan cara

mencairkan gas ammonia. Prinsip

(4)

4

dikembangkan oleh N.L.S. Carnot (Perancis) dalam tahun 1824 dan

pada tahun itu pulalah teori

termodinamikanya dipublikaskan. Penyegaran udara adalah suatu proses mendinginkan udara sehingga dapat mencapai temperatur dan kelembaban yang sesuai dengan yang dipersyaratkan terhadap kondisi udara dari suatu ruang tertentu. Selain itu, mengatur aliran udara dan kebersihannya.

2.2. Sistem Kompresi Uap

A. Siklus Kompresi Carnot

Siklus Carnot secara

thermodinamika bersifat reversible

secara siklus Carnot. Mesin carnot menerima energi kalor pada suhu tinggi merubah sebagian menjadi kerja dan kemudian mengeluarkan sisanya sebagai kalor pada suhu yang

lebih rendah. Siklus refrigerasi

carnot merupakan kebalikan dari siklus mesin carnot. Karena siklus refrigerasi menyalurkan energi dari suhu rendah menuju temperatur yang

lebih tinggi siklus refrigerasi

membutuhkan kerja luar untuk

mendapatkan kerja. Tujuan utama sistem refrigerasi Carnot adalah proses 4-1 penyerapan dari sumber

bersuhu rendah. Seluruh proses

lainnya siklus tersebut dibuat

sedemikian rupa sehingga enegi bersuhu rendah dapat dikeluarkan kelingkungan yang bersuhu lebih tinggi.

B. Siklus Kompresi Uap

Teoritis

Siklus kompresi uap merupakan sikuls yang terbanyak digunakan dalam sistem refrigerasi. Didalam siklus ini, uap dikompresikan dan

mengalami kondensasi menjadi

wujud cair. Selanjutnya cairan

tersebut di uapkan kembali pada

temperatur rendah. Uap yang

dikompresikan dapat berada dalam fase uap kering atau sering disebut kompresi kering dan dalam fase campuran uap-cair atau disebut kompresi basah. Kompresi basah umumnya dihindari karena bersifat merugikan (dapat merusak katup-katup pada kompresor)

Gambar 2.1 Daur kompresi uap

Qc 3 2 Wk 4 1 Qev Kondensor Evaporator Kompresor

(5)

5

Gambar 2.2 Diagram P-h dan T-S daur refrigerasi

1. Proses kompresi (1-2)

Refrigeran meninggalkan

evaporator dalam wujud uap jenuh dengan temperatur dan tekanan rendah, kemudian oleh kompresor uap tersebut dinaikkan tekanannya menjadi uap dengan tekanan lebih tinggi ( tekanan kondensor ). Kompresor ini diperlukan untuk

menaikan temperatur refrigeran,

sehingga temperatur refrigeran di

dalam kondensor lebih tinggi

daripada temperatur lingkungan.

Dengan demikian perpindahan panas dapat terjadi dari refrigerant Ke lingkungan. Proses ini berlangsung secara isentropik ( adiabatik dan reversible ).

2. Proses Kondensasi (2-3)

Setelah proses

kompresi,refrigeran berada dalam fase panas lanjut dengan tekanan dan temperatur tinggi. Untuk mengubah wujudnya menjadi cair, kalor harus dilepaskan ke lungkungan. Hal ini dilakukan pada penukar kalor yang

disebut kondensor. Refrigeran

mengalir melalui kondensor dan pada sisi lain dialirkan fuida pendinging ( udara atau air ) dengan temperatur lebih rendah dari pada temperatur refrigeran. Oleh karena itu kalor akan berpindah dari refrigeran ke fuida pendingin dan sebagai akibatnya

refrigeran mengalami penurunan

temperatur dari kondisi uap panas lanjut menjadi kondisi uap jenuh. Selanjutnya mengembun menjadi wujudcair, kemudian keluar dari kondensor dalam wujud cair jenuh ( berlangsung secara reversible dan pada tekanan konstan).

3. Ekspansi (3-4)

Refrigeran dalam wujud cair jenuh mengalir melalui alat ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada entalpi konstan dan berlangsung

secara ireversible. Selanjutnya

(6)

6

berwujud campuran uap-cair pada tekanan dan temperatur yang sama dengan temperatur dan tekanan evaporator.

4.Proses Evaporasi(4-1)

Refrigeran dalam fase

campuran (uap-cair) mengalir

melalui sebuah penukar kalor yang disebut evaporator. Pada tekanan evaporator, titik didih refrigeran

harus lebih rendah daripada

temperatur lingkungan (media kerja

atau media yang didinginkan)

sehingga dapat terjadi perpindahan panas dari media kerja ke refrigeran. Kemudian refrigeran yang masih berwujud cair Menguap di dalam

evaporator dan selanjutnya

refrigerant meninggalkan evaporator dalam fase uap jenuh.Proses ini berlangsung secara reversible dan pada tekanan yang konstan.

C. Siklus Kompresi Uap Nyata

Walaupun siklus aktual tidak sama dengan siklus sistem, tetapi proses ideal dalam siklus standar sangat bermanfaat dan diperlukan untuk mempermudah analisis siklus

secara teoritik. Pengaruh

penyimpangan siklus aktual dari siklus standar pada saat refrigerasi dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Penurunan tekanan pada

evaporator dan kondensor.

b. Sub-Cooled

c. Super Heated

d. Proses Kompresi

non-isentropik

Untuk menyatakan unjuk

kerja dari suatu siklus kompresi uap yang ditinjau dampak refrigerasi, laju pelepasan kalor, kerja kompresi,

koefisien Performa (COP) dan

Performance Factor (PF), yang

dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Dampak refrigerasi

Adalah besarnya panas yang

dapat diserap oleh refrigeran

persatuan massa. Besarnya dihitung dengan selisih entalpi refrigeran masuk dan keluar kondensor.

qe =𝒬𝑒

𝑚 = h1 − h4 ...(2.1)

(7)

7

Adalah kerja yang diterima oleh refrigeran untuk tiap satuan massa refrigeran.

wk =𝑊𝑘

𝑚 = h2 − h1 ... (2.2)

3. Coefisien of Performance (COP)

Adalah perbandingan dampak refrigerasi dengan kerja kompresor

COP = 𝑞𝑒

𝑤𝑘=

(ℎ1−ℎ4)

(ℎ2−ℎ1) ...(2.3)

4. Dampak pelepasan

Adalah jumlah kalor yang

dilepaskan refrigeran tip satuan massa refrigerant

qk =𝑄𝑘

𝑚 = h2 − h3 ...(2.4)

5. Faktor Prestasi

Adalah perbandingan jumlah kalor yang dilepaskan kondensor dengan kerja kompresor

PF = 𝑞𝑘

𝑤𝑘=

(ℎ2−ℎ3)

(ℎ2−ℎ1) ...(2.5)

6. Laju Aliran Udara

Q =

ṁ

.cp. ∆T ... (2.6) 2.3. Komponen Pengkondisian Udara a. Kompresor b. Kondensor c. Evaporator d. Katup ekspansi e. Receiver f. Drier Stariner g. Oil separator h. Akumulator i. Refrigeran

2.4. Cara Kerja Air Conditioner

Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigeran), jadi refrigerant yang masuk ke dalam kompresor dialirkan

ke kondensor yang kemudian

dimanpatkan di kondenser. Di bagian

kondenser ini refrigerant yang

dimanpatkan akan berubah fase dari

refrigeran fase uap menjadi

refrigeran fase cair, maka refrigeran mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigeran. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser

adalah jumlahan dari energi

kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator

dari substansi yang akan

(8)

8

Pada kondensor tekanan

refrigerant yang berada dalam pipa-pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigerant yang berada pada pipi-pipa evaporator. Setelah refrigeran lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase

cair maka refrigan dilewatkan

melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigan tekanannya

diturunkan sehingga refrigeran

berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigeran akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigeran dibuat sedemikian rupa sehingga refrigeran setelah melewati

katup ekspansi dan melalui

evaporator tekanannya menjadi

sangat turun. Hal ini secara praktis

dapat dilakukan dengan jalan

diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondensor.

Gambar 2.3 Prinsip Kerja AC Dengan adanya perubahan kondisi refrigerant dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigeran fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah

energi yang berada di dalam

substansi yang akan didinginkan. Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan maka enthalpi substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan

yang sesuai dengan keinginan.

Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu

(9)

9

substansi dapat dengan mudah

dilakukan.

Perlu diketahui Kunci utama

dari Air Conditioner adalah

refrigerant, yang umumnya adalah

Fluorocarbon, yang mengalir dalam

sistem, menjadi cairan dan

melepaskan panas saat dipompa, dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme

berubahnya refrigerant menjadi

cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua arah, sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor,

condenser coil (kumparan penukar

panas), dan kipas pada jendela luar. Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigeran yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada

kompresor, gas refrigerant dari

cooling coil lalu dipanaskan dengan

cara pengompresan. Pada condenser

coil, refrigeran melepaskan panas

dan menjadi cairan, yang tersirkulasi

kembali ke cooling coil. Sebuah

thermostat mengontrol motor

kompresor untuk mengatur suhu ruangan.

3. Metodologi Penelitian 3.1. Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 3.2.Instalasi Pengujian Tidak YA Mulai Studi Literatur Pengumpulan Referensi Tentang Penelitian Pengujian Pengambilan Data Data Berhasil Pengolahan Data dan Analisa Data

Penyusunan Laporan

Kesimpulan

Selesai Persiapan Alat Uji Lengkap Dengan Alat Ukur

(10)

10

Gambar 3.2 Instalasi Pengujian 3.3.Peralatan 1. Termokopel 2. Termometer Digital 3. Ampermeter 4. Volt meter 5. Pressure Gauge 6. Stopwatch

3.4.Metode Pengambilan Data

Pada pengujian dengan

menggunakan mesin pendingin

kompresi uap ini dilakukan

dilaboratorium Prestasi Mesin,

refrigeran yang digunakan adalah R-22 sebanyak 500 gram. Penulis melakukan pengujian dengan variasi bukaan katup pada fan kondensor, dengan variasi bukaan yaitu 1/4, 1/2, 3/4, dan 4/4. Dimana untuk setiap bukaan katup pengambilan data

dilakukan setiap 15 menit sekali selama 1 jam. Hal ini dilakukan agar

dapat diketahui bagaimana

performance dan kinerja dari mesin pendingin kompresi uap terhadap variasi bukaan katup kondensor. Variabel data yang didapat adalah T1, T2, T3, T4, P1, P2, P3, P4, Arus (Ampere) dan Tegangan (Volt) yang tercatat pada kompresor.

Langkah-langkah Pengujian

1. Pemeriksaan fisik dari alat pengujian

 Pemeriksaan Mesin Pendingin

Kompresi Uap

Pemeriksaan disini adalah

pemeriksaan terhadap komponen-komponen utama mesin pendingin kompresi uap itu sendiri, seperti pemeriksaan terhadap kompresor,

kondensor, evaporator, katup

ekspansi dan instalasi pipa baik dari evaporator, kondensor maupun dari kompresor apakah dalam keadaan baik dan siap dioperasikan atau tidak. untuk mengetahui apakah terjadi kebocoran-kebocoran pada pipa ini dilakukan dengan mengoperasikan mesin pendingin kompresi uap pada posisi on dan mendeteksi instalasi

13 15 4 14 12 5 6 11 10 9 8 7 1 3 2

(11)

11

pipa dengan air sabun. Apabila terjadi kebocoran pada instalasi pipa

maka akan terdeteksi dengan

munculnya gelembung-gelembung

pada air sabun yang dioleskan pada permukaan pipa. Hal ini menandakan adanya kebocoran pada pipa. Hal ini sangat perlu sekali diperhatikan untuk mencegah terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama proses pengujian berlangsung.

 Pemeriksaan instalasi kelistrikan

Pemeriksaan terhadap instalasi kelistrikan yaitu pada kabel-kabel listrik untuk mencegah terjadinya konsleting dan percikan bunga api.

 Pemeriksaan alat ukur yang

digunakan

Pada pengujian ini alat ukur yang digunakan meliputi : Pressure gauge, ampere meter, volt meter, thermometer digital. Pada alat ukur ini perlu dilakukan pemeriksaan apakah alat ukur tersebut berfungsi dengan baik atau tidak.

Langkah-langkah pengujian :

1. Siapkan peralatan yang akan

dipergunakan pada pengujian kali ini.

2. Periksa mesin Pendingin

Kompresi Uap layak atau tidak di operasikan.

3. Pastikan alat pengambil data

sudah terpasang dengan benar pada titik-titik pengambilan data yang sudah ditentukan.

4. Nyalakan mesin Pendingin

Kompresi Uap

5. Setelah mesin Pendingin

Kompresi Uap menyala selamat

15 menit catat data-data

temperatur dan tekanan yang di dapat dari kompresor, kondensor, evaporator, refrigerant masuk dan keluar tangki air serta tekanan kompresor, evaporator, Kuat arus dan Tegangan yang tercatat pada alat Ukur.

6. Begitu seterusnya hingga

pengujian dilakukan selama 4 jam untuk seluruh bukaan katup, dimana bukaan katup pertama pengambilan data dilakukan setiap 15 menit sekali selama 1 jam. 7. Jika sudah selesai matikan mesin

Pendingin Kompresi Uap.

3.5. Waktu dan Tempat Pengujian Waktu : Bulan Maret-Juni 2015

(12)

12

Tempat : Penelitian dilaksanakan

dilaboratorium Prestasi Mesin

Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknologi Industri Kampus III

Universitas Bung Hatta.

4. Analisa Pembahasan

4.1.Tabel Hasil Pengujian

4.2. Analisa Data

Berdasarkan tabel hasil pengujian maka akan dilakukan analisa data berdasarkan diagram berikut.

Gambar 4.1 Diagram P-h siklus kompresi uap ideal

Pengujian I bukaan katup 1/4 dengan waktu 15 menit Pertama

Diketahui : T1 = 31,2 °C T2 = 97,2 °C T3 = 38,2 °C T4 = 21,3 °C A = 3,6 V = 200 P1 = 50 Psi P2 = 330 Psi P3 = 320 Psi P4 = 60 Psi

A. Untuk mencari nilai h digunakan persamaan sebagai berikut :

1. 𝒉_𝟏= Nilai Enthalpy 𝑻_𝟏

Dimana 𝑇₁ = Temperatur refrigeran

dari evaporator ke kompresor : 31.2

℃

Temperatur Enthalpy

31.0 ℃ 414.77 kJ/kg

31.2 ℃ ?

32.0 ℃ 415.00 kJ/kg

Maka di interpolasikan dengan persamaan : 𝐵₁ = 31.0 ℃ C1 = 414.77 kJ/kg B = 31.2 ℃ = ? 𝐵2 = 32.0 ℃ C2 = 415.00 kJ/kg 𝑥 = 𝑐1- 𝐵1 𝐵2. (𝑐1− 𝑐2)

(13)

13 = 414.77 - 31 32. (414.77 − 415.00) = 414.77 – 0.96 . (-0.23) = 414.77 + 0,2208 ℎ₁= 414.99 kJ/kg

Maka didapat nilai enthalpy ℎ₁= 414.99 kJ/kg.

2. 𝒉_𝟐 = Nilai Enthalpy 𝑻_𝟐

Dimana

T2 = Temperatur refrigeran dari

kompresor ke kondensor = 97.2

℃

Temperatur Enthalpy

96.0 ℃ 367.97 kJ/kg

97.2 ℃ ?

Maka diambil data dari grafik dengan persamaan : 𝐵1= 96.0 ℃ 𝑐1= 368.91 kJ/kg B = 97.2 ℃ = ? 𝑥ℎ₂𝑠 = 368,91 ℎ2𝑠 = ℎ1 – 368,91 = 414,99 – 368,91 ℎ₂𝑠 = 46,08 ℎ2 = ℎ1+ 46,08 = 414,99 + 46,08 ℎ₂ = 461,07 kJ/kg.

Makan didapat enthalpy ℎ₂= 461,07

kJ/kg.

3. 𝒉_𝟑 = Nilai Enthalpy 𝑻_𝟑

Dimana

T3 = Temperatur refrigeran

dari kondensor ke katup ekspansi = 38.2 ℃

Temperatur Enthalpy

38.0 ℃ 247.03 kJ/kg

38.2 ℃ ?

39.0 ℃ 248.35 kJ/kg

Maka di interpolasikan dengan persamaan : 𝐵1= 38.0 ℃ 𝑐1= 247.03 kJ/kg B = 38.2 ℃ = ? 𝐵₂= 39.0 ℃ 𝑐₂= 248.35 kJ/kg 𝑥 = 𝑐₁- 𝐵1 𝐵2. (𝑐1− 𝑐2) = 247.03 - 38 39. (247.03 − 248.35) = 247.03 – 0.97 . (-1.32)

(14)

14

= 247.03 + 1.2804

ℎ₃ = 248.31 kJ/kg

Makan didapat enthalpy ℎ₃= 248.31

kJ/kg.

B. Untuk mencari nilai Q digunakan persamaan sebagai berikut : 1. Wk = 𝒏× V × A Dimana Wk = 75 % x 200 x 3,6 = 540 watt = 0,540 Kw

Maka nilai dari Wk adalah 0,540 Kw. 2.

ṁ

= 𝑾𝒌 𝒉𝟐−𝒉𝟏 Dimana

ṁ

= 0,540 𝐾𝑤 461,07 −414,99 kJ/kg.

ṁ

=

0,540 46,08.

ṁ

= 0,0117 kg

Maka nilai dari

ṁ

adalah 0,0117 kg 3.

𝑄𝑘 = ṁ (ℎ2 − ℎ3)

Dimana Qk = 0,0117 (461,07 - 248,31) = 0,0117 (212,76) = 2,489 kj/kg

Maka nilai dari Qk adalah 2,4892. 4.

𝑄𝑒 = ṁ (ℎ1 − ℎ4)

Dimana Qe = 0,0117 (414,99 - 248,31) = 0,0117 (166,68) = 1,950 kj/kg

Maka nilai dari Qe adalah 1,950 kJ/kg

C. Untuk mencari nilai COP (Coefficien Of Performance ) digunakan persamaan sebagai berikut :

Cop =

𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑊𝑘𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟

=

1,950 kJ/kg 0,540 kJ/kg

= 3,61

C. Untuk mencari nilai PF (Performance Factor)

digunakan persamaan sebagai berikut :

PF =

𝑄𝑘 𝑊_𝑘

=

2,489 𝑘𝐽/𝑘𝑔 0,540𝑘𝐽/𝑘𝑔 = 4,60

(15)

15

D. Untuk mencari laju aliran

udara digunakan persamaan

sebagai berikut: Qud =

ṁ

.cp. ∆T Tin = 31,3 + 273 = 304,3 oK Dimana Tin = 304,3 oK T (o_K) _{Ρ (kg/m}3₎ _c p (kJ/kgoK) 300 1,1614 1.007 304,3 ? ? 350 0,9950 1.009

Maka di interpolasikan dengan

persamaan: ρ = 𝑐1- 𝐵1 𝐵2. (𝑐1− 𝑐2) = 1,1614 - 300 350. (1,1614 − 0,9950) = 1,1614 – 0,857 (0,1664) = 1,1996 kg/m3 cp = 𝑐₁- 𝐵1 𝐵2. (𝑐1− 𝑐2) = 1.007−300 350 (1.007-1.009) = 1,0087kJ/kg.K

ṁ =

ρ.A.V = 1,1966 kg/m3 . 3,36 m2 . 2,20 m/s = 8,86 kg/s Qud =

ṁ

.cp. ∆T = 8,86 kg/m3_{. 1,0086 kj/kg.K .} (31,3-27,15) (304,3 – 300,5 o_K) = 33,96 kJ/s Tout = 27,5 + 273 = 300,5 oK Didapat nilai: ρ = 1,1996 kg/m3 cp= 1,0081 kj/kg.K

ṁ =

ρ.A.V = 1,1996 kg/m3 . 2,147m2 . 2,20 m/s = 5,66 kg/s Qud =

ṁ

.cp. ∆T = 5,66 kg/m3. 1,0081 kj/kg.K (3,8oK) = 21,68 kJ/s Q udara = 21,68-33,96 = 12,14 kJ/s 4.3. Grafik 4.3.1. Grafik perbandingan Waktu Vs Qk Waktu Qk Bukaan 1/4 Qk Bukaan 2/4 Qk Bukaan 3/4 Qk Bukaan 4/4 15 2,531 2,18 2,188 2,206 30 2,474 2,153 2,162 2,214 45 2,49 2,188 2,206 2,321 60 2,458 2,187 2,171 2,321

Grafik perbandingan Waktu Vs Qk

2.1 2.15 2.2 2.25 2.3 2.35 2.4 2.45 2.5 2.55 0 15 30 45 60 Q k (KJ/KG ) Waktu (menit) Waktu vs Qk Bukaan 1/4 Bukaan 2/4 Bukaan 3/4 Bukaan 4/4

(16)

16

Pada grafik perbandingan waktu Vs Qk diatas menunjukan bahwa nilai Qk yang tertinggi terletak pada bukaan katup ¼ yaitu pada waktu 15 menit dengan nilai 2,531, seiring dengan berjalannya waktu, nilai Qe mengalami penurunan. sedangkan nilai Qk terendah terletak pada bukaan katup 2/4 yaitu pada waktu 30 menit dengan nilai 2,153.

4.3.2. Grafik perbandingan Waktu Vs Qe Waktu Qe Bukaan ¼ Qe Bukaan 2/4 Qe Bukaan 3/4 Qe Bukaan 4/4 15 1,983 1,719 1,73 1,745 30 1,962 1,699 1,703 1,756 45 1,978 1,73 1,745 1,842 60 1,946 1,736 1,708 1,842

Grafik perbandingan Waktu Vs Qe

4.3.3. Grafik Perbandingan Waktu Vs COP Waktu COP Bukaan 1/4 COP Bukaan 2/4 COP Bukaan 3/4 COP Bukaan 4/4 15 3,67 3,58 3,6 3,63 30 3,63 3,53 3,54 3,65 45 3,66 3,6 3,63 3,83 60 3,6 3,61 3,55 3,83

Grafik Perbandingan Waktu Vs COP

4.3.4. Grafik Perbandingan Waktu Vs PF Waktu PF Bukaan 1/4 PF Bukaan 2/4 PF Bukaan 3/4 PF Bukaan 4/4 15 4,68 4,54 4,55 4,59 30 4,58 4,48 4,5 4,61 45 4,61 4,55 4,59 4,83 60 4,55 4,55 4,52 4,83

Grafik Perbandingan waktu Vs PF

4.3.5. Grafik perbandingan waktu

Vs Qud Kondensor Waktu Qud Bukaan 1/4 Qud Bukaan 2/4 Qud Bukaan 3/4 Qud Bukaan 4/4 15 11,94 42,5 59,01 74,77 30 11,86 42,46 58,85 74,66 45 11,86 43,44 58,56 74,75 60 11,82 42,53 58,81 74,66 3.4 3.453.5 3.553.6 3.653.7 3.753.8 3.853.9 0 15 30 45 60 C O P Waktu (menit) Waktu vs COP Bukaan 1/4 Bukaan 2/4 Bukaan 3/4 Bukaan 4/4 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 0 15 30 45 60 PF Waktu (menit) Waktu vs PF Bukaan 1/4 Bukaan 2/4 Bukaan 3/4 Bukaan 4/4 1.65 1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 0 15 30 45 60 Q e (KJ/KG ) Waktu (menit) Waktu vs Qe Bukaan 1/4 Bukaan 2/4 Bukaan 3/4 Bukaan 4/4

(17)

17

Grafik perbandingan waktu Vs Qud

Kondensor

5. Kesimpulan & Saran 5.1.Kesimpulan

Pada tugas akhir analisa

performansi mesin pendingin

kompresi uap variasi kecepatan

putaran fan kondensor dengan

kapasitas kompresor 1 pk

menggunakan R22 ini, variabel yang dicari yaitu nilai enthalpi (h), Kalor evaporator (Qe), kalor kondensor

(Qk), Daya kompresor (Wk),

Coefisien of performance (COP), dan Faktor Performa (PF). Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan R22

dengan putaran fan evaporator

konstan dan variasi putaran

kondensor dengan bukaan ¼, 2/4, ¾ dan 4/4.

Setelah dilakukan pengujian dan pengolahan data didapat hasil Qk tertinggi yaitu 2,531 pada bukaan

katup ¼ pada menit ke-15, nilai Qe tertinggi pada bukaan katup fan kondensor ¼ pada menit ke-15, nilai COP yang optimum yaitu 3,83 yaitu pada bukaan katup fan kondensor 4/4 pada waktu 45 dan 60 menit dan nilai PF tertinggi pada bukaan katup 4/4 pada menit 45 & 60 menit.

5.2.Saran

 Untuk menghasilkan nilai COP

yang tertinggi pada penggunaan mesin pendingin kompresi uap ini, putaran fan kondensor yang digunakan adalah pada putaran fan penuh atau 4/4.

 Dalam melakukan pengujian

menggunakan mesin ini

hendaknya memperhatikan

ketepatan dari alat ukur yang digunakan dan memperhatikan aspek-aspek keselamatan diri dalam melakukan penelitian.

 Pada peneliti selanjutnya

hendaknya lebih banyak lagi

menggunakan variasi-variasi

bukaan katup fan, seperti fan kondensor dan evaporator. Dan

memvariasikan jumlah

refrigeran yang digunakan pada setiap pengujian. 8 18 28 38 48 58 68 78 88 0 15 30 45 60 75 Qu d k o n d e n so r (k J/s ) waktu waktu vs Q udara bukaan 1/4 bukaan 2/4 bukaan 3/4 bukaan 4/4

(18)