ANALISIS PERFORMANSI SISTEM BRINE COOLING DENGAN VARIASI KONSENTRASI PROPYELEN GLYCOL AIR SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER

(1)

ANALISIS PERFORMANSI SISTEM BRINE COOLING

DENGAN VARIASI KONSENTRASI PROPYELEN GLYCOL –AIR

SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER

ANALYZE OF BRINE COOLING SYSTEM PERFORMANCE WITH

CONSENTRATION VARIATIONS OF PROPYLENE GLYCOL AS SECONDARY REFRIGERANT

Tugas Akhir Untuk memenuhi sebagian persyaratan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Kelulusan

Program Studi D3 Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara

Disusun oleh:

Rinard Perwira Kusnadi 091611052

(2)

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR

ANALISIS PERFORMANSI SISTEM BRINE COOLING

DENGAN VARIASI KONSENTRASI PROPYLENE

GLYCOL

-AIR SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER

ANALYZE OF BRINE COOLING SYSTEM

PERFORMANCE WITH CONSENTRATION

VARIATIONS OF PROPYLENE GLYCOL AS

SECONDARY REFRIGERANT

Disusun Oleh :

RINARD PERWIRA KUSNADI NIM : 091611052

Program Studi Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara

Politeknik Negeri Bandung

Laporan tugas akhir ini telah diterima, disetujui, dan disahkan menjadi syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Bandung

Disetujui Oleh:

Pembimbing I Pembimbing II

Triaji Pangripto Pramudantoro, ST., M. Eng. Ir.Arda Rahardja Lukitobudi, M.Eng NIP 19600222 198403 1 002 NIP 19571022 198710 1 001

Disahkan oleh, Ketua Jurusan

Teknik Refrigerasi dan Tata Udara

(3)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

(4)

ABSTRAK

Brine Cooling System adalah salah satu sistem refrigerasi yang menggunakan metode pendinginan tidak langsung, dimana proses pendinginannya menggunakan bantuan refrigeran sekunder. Brine Cooling System memiliki beberapa keutungan diantaranya penggunaan refrigeran primer yang lebih sedikit dibandingkan dengan sistem langsung, lebih meratanya proses pendinginan terhadap produk, disain untuk sistem refrigerasi primernya lebih kecil dan kompak dibandingkan dengan sistem pendinginan langsung dikarenakan dibandingkan dengan udara, air memiliki kapasitas termal yang lebih tinggi dibandingkan dengan udara. Pada tugas akhir ini dilakukan pengujian variasi Propylene Glycol sebagai refrigeran sekunder.

Sistem Brine Cooling dibuat dan dianalisis dengan memvariasikan konsentrasi refrigeran sekunder 40% Propylene Glycol, 50% Propylene Glycol, dan 60% Propylene Glycol terhadap prestasi sistem refrigerasi yang dinyatakan dengan nilai coeficient of performance aktual dan konsumsi energinya. Dengan memvariasikan konsentrasi refrigeran sekunder maka nilai COPaktual yang

dihasilkan sistem untuk konsentrasi 40% Propylene Glycol adalah 2.56, untuk konsentrasi 50% Propylene Glycol adalah2.56, sedangkan untuk konsentrasi 60% adalah 2.43. Dengan memvariasikan konsentrasi Propylene Glycol juga mempengaruhi terhadap nilai konsumsi daya pada setiap konsentrasinya, untuk konsentrasi 40% Propylene Glycol diperoleh 0.0325 kWH, untuk konsentrasi 50% Propylene Glycol diperoleh 0.0324 kWH sedangkan untuk konsentrasi 60% Propylene Glycol diperoleh 0.0266 kWH.

Kata kunci: Brine Cooling System, refrigeran, Propylene Glycol, coeficient of performance

(5)

ABSTRACT

The Brine Cooling system is one of part refrigeration system which use indirect expantion, where cooling process is helped by secondary refrigerant. The Brine Cooling System have many advantages, there are primary refrigerant is used less than direct expansion, design for primary refrigerant is more simply and more compact than direct expansion because if water is compared with air, thermal capacity of water higer than air. In this final project is done variantion test to Propylene Glycol as secondary refrigerant.

Brine cooling system is made and analyzed with variant of concentration secondary refrigerant 40% Propylene Glycol, 50% Propylene Glycol and 60% Propylene Glycol to refrigeration system performance which is expresed by actual coeficient of performance and consumption energy influencet. With that system is varianting of concentration secondary refrigerant so the value COPactual is 2.56 for 40% proPropylene Glycol, 2.56 for 50% Propylene Glycol, and 2.43 for 60% Propylene Glycol. And from concentration variantion influence to energy consumption value is 0.0266 kWH for 60% Propylene Glycol, 0.0324 kWH for 50% concentration and 0.0325 for 40% Propylene Glycol.

Key words: Global warming, refrigerant, Brine Cooling System, Propylene Glycol.

(6)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadiratan ALLAH SWT karena atas segala nikmat yang telah tercurahkan dan atas berkah rahmatnya serta khidayahnya sehingga penulis mampu menyelesaikan penulisan laporan Kerja Praktik ini dan tak lupa sholawat dan Salam selalu tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW yang telah membawa umatnya dari zaman kegelapan hingga ke zaman yang terang ini.

Laporan Tugas Akhir ini merupakan bentuk pertanggung jawaban penulis selama melaksanakan dan membuat alat dalam beberapa bulan terakhir ini. Pada Laporan Tugas Akhir ini penulis menganalisis performansi sistem Brine Cooling yang telah dibuat.

Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir yang telah disusun masih belum sempurna karena kesempurnaan hanyalah milik ALLAH SWT oleh karena itu saran dan kritik dari pembaca sangat dibutuhkan agar kedepan penulis dapat membuat karya yang lebih baik lagi.

Dengan selesainya penulisan Laporan Tugas Akhir ini maka penulis ingin mengucapkan banyak-banyak terima kasih kepada :

1. Orang Tua tercinta yang telah memberikan doa dan restu serta dukungan yang tiada henti.

2. Bapak Ade Suryatman Margana, ST.,M. Eng. sebagai Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung.

3. Bapak Triaji Pangripto, ST., M.Eng. dan Bapak Ir. Arda Rahadja lukitobudi, M.Eng. sebagai dosen pembimbing tugas akhir

4. Para teknisi bengkel yang telah membimbing dan memotivasi kelompok kami saat membuat alat.

5. Galuh Suryawijaya dan Tantan Esha Prayoga teman Sekelompok dan seperjuangan baik duka maupun senang yang selalu total dalam mengerjakan Tugas Akhir, dan saling mengerti dan kompak dari awal sampai Tugas Akhir ini selesai.

(7)

6. Aldhi Wibawa Ismail dan Keluarga yang telah membantu baik moril dan materil sehingga Tugas Akhir ini terselesaikan dengan lancar.

7. Teman-teman seperjuangan di kosan G-17a : Averus, Durahman, Eka prasetia, Mohammad Azis, Sandy hariawan, dan M.Danny Setiawansyah yang saling memotivasi selama Tugas Akhir berlangsung.

8. Teman-teman tingkat III angkatan 2009 khususnya kelas RAIIIB yang telah mendukung dan selalu menghibur kami selama Tugas Akhir berlangsung.

9. Rekan-rekan HMRA angkatan 2007, 2008, 2010 dan 2011 yang telah membantu dalam proses pengerjaan Tugas Akhir kelompok kami .

10. Dan seluruh orang-orang yang tidak tersebut namanya dimana telah mendukung sehingga laporan Tugas Akhir ini dapat rampung.

Akhir kata penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermafaat khusunya bagi diri penulis dan umumnya bagi pembaca dan semua pihak yang telah mendukung pembuatan laporan ini.

Bandung, Juli 2012 Penulis

(8)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... iv

KATA PENGANTAR... v

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR TABEL ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ...xiii

ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ...1 1.1 Latar Belakang ...1 1.2 Tujuan...2 1.3 Batasan Masalah...3 1.4 Metode Penelitian...3 1.5 Sistematika Penulisan...4

BAB II LANDASAN TEORI ...5

2.1 Tinjauan pustaka ...5

2.1.1 Sifat-sifat Refrigeran Sekunder ...6

2.2 Sistem Refrigerasi ...7

2.2.1 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap...7

2.2.2 Kemampuan Kerja/Performansi Sistem ...11

2.2.3 Sistem Utama Kompresi Uap ...14

2.2.4 Komponen Pendukung Kompresi Uap ...15

2.2.5 Komponen Pendukung Mekanik ...16

2.2.6 Komponen Pendukung Kelistrikan ...18

BAB III METODA PENELITIAN ...22

3.1 Gambar dan Cara Kerja Sistem ...22

3.2 Tujuan Pengambilan Data ...24

3.3 Titik Pengukuran ...24

3.4 Alat Ukur ...25

3.5 Prosedur Pengambilan Data ...26

3.6 Data Pengamatan ...27

3.6.1 Kalibrasi Alat Ukur ...27

3.6.2 Langkah –Langkah Pengambilan Data ...27

BAB IV ANALISIS DATA PENGUKURAN ...29

4.1 Data Pengukuran ...29

4.1.1 Analisis Perbandingan Temperatur Brine Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol...29

(9)

4.1.2 Analisis Perbandingan Temperatur Produk Terhadap Waktu Dengan

Variasi Konsentrasi Propylene Glycol...30

4.1.3 Analisis Perbandingan Tekanan Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol ...31

4.1.4 Analisis Perbandingan Konsunsi Arus Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol ...32

4.1.5 Analisis Perbandingan Konsunsi Tegangan Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol...34

4.1.6 Analisis Perbandingan Konsunsi Energi Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol...36

4.1.7 Analisis Perbandingan Coeficient Of Performance (COP) Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol ...38

4.1.8 Analisis Perbandingan Efisiensi Sistem Refrigerasi Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol ...41

4.2 Pengolahan Data...41

4.2.1 Perhitungan Data Pengukuran Dengan Konsentrasi Larutan refrigerasi Sekunder 40% Propylene Glycol -60% Air ...42

4.3 Analisis Keseluruhan Pengolahan Data ...49

BAB V PENUTUP ...51 5.1 Kesimpulan...51 5.2 Saran ...51 DAFTAR PUSTAKA ...53 LAMPIRAN

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Pemipaan Sistem Refrigerasi Kompresi Uap ...8

Gambar 2.2 Siklus sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana ...8

Gambar 2.3 Prinsip Kerja Kompresor...9

Gambar 2.4 Prinsip Kerja Kondensor ...10

Gambar 2.5 Prinsip Kerja Evaporator ...11

Gambar 2.6 Kompresor ...13

Gambar 2.7 Kondensor ...13

Gambar 2.8 Pipa Kapiler ...14

Gambar 2.9 Filter Dryer ...16

Gambar 2.10 Sight Glass...17

Gambar 2.11 Akumulator...17

Gambar 2.12 High-Low Pressure Switch ...18

Gambar 2.13 High pressure gauge dan Low Pressure Gauge...18

Gambar 2.14 Mini Circuit Breaker ...19

Gambar 2.15 Ampere-meter ...19

Gambar 2.16 Volt-meter ...20

Gambar 2.17 KWH Meter ...20

Gambar 2.18 Kontaktor ...21

Gambar 2.19 Pilot Lamp ...21

Gambar 2.20 Line Up Terminal ...21

Gambar 3.1 Skema Mesin Brine Cooling ...22

Gambar 3.2 Diagram Pemipaan Sistem dan Titik Pengukuran...23

Gambar 3.3 Autonics ...25

Gambar 3.4 High pressure gauge dan Low Pressure Gauge...25

Gambar 3.5 Volt-meter ...26

Gambar 3.6 Ampere-meter ...26

Gambar 3.7 KWH Meter ...26

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Temperatur Brine dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu ...29

(11)

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Temperatur Produk dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu ...30 Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Tekanan Suction dengan Variasi Konsentrasi

Propylene Glycol terhadap Waktu ...31 Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Tekanan Discharge dengan Variasi Konsentrasi

Propylene Glycol terhadap Waktu ...32 Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Arus dengan Variasi Konsentrasi 40%

Propylene Glycol terhadap Waktu ...34 Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Tegangan dengan Variasi Konsentrasi 60%

Propylene Glycol terhadap Waktu ...36 Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Konsumsi Daya dengan Variasi Konsentrasi

40% Propylene Glycol terhadap Waktu...37 Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Konsumsi Daya dengan Variasi Konsentrasi

50% Propylene Glycol terhadap Waktu...37 Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Konsumsi Daya dengan Variasi Konsentrasi

60% Propylene Glycol terhadap Waktu...38 Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Coeficient Of Performance aktual dengan

Variasi Konsentrasi terhadap Waktu...39 Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Coeficient Of Performance Carnot dengan

Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu ...40 Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Efisiensi Sistem Refrigerasi dengan Variasi

(12)

Gambar 4.18 Diagram P-H dengan Konsentrasi 50% PG saat Menit Ke-170...46 Gambar 4.19 Diagram P-H dengan Konsentrasi 60% PG saat Menit Ke-70...48

(13)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Campuran Air dengan Refrigeran Sekunder. (Zafer, 2003)...6 Tabel 2.2 Titik Beku Propylene Glycol berdasarkan Campuran Air Pada

Temperatur yang Berbeda. (http://www.The Engineeringtoolbox.com, 2010) ...7 Tabel 4.1 Tabel Pengukuran MenitKe-100 Untuk Konsentrasi 40% Propylene

Glycol - 60% Air ...42 Tabel 4.2 Tabel Pengukuran MenitKe-170 Untuk Konsentrasi 50% Propylene

Glycol - 50% Air ...44 Tabel 4.3 Tabel Pengukuran MenitKe-70 Untuk Konsentrasi 60% Propylene

Glycol - 40% Air ...47 Tabel 4.4 Tabel Perbandingan Hasil Perhitungan Variasi Konsentrasi ...49

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran1 Data Pengukuran

Lampiran2 Gambar dan Tabel Sifat-Sifat Propylene Glycol Lampiran3 Gambar Sistem

(15)

ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN Simbol

COPa Coeficient of performance aktual COPC Coeficient of performance Carnot

h1 Enthalpy refrigeran masuk kompresor kJ/kg

h2 Enthalpy refrigeran keluar kompresor kJ/kg h3 Enthalpy refrigeran keluar kondenser kJ/kg h4 Enthalpy refrigeran masuk evaporator kJ/kg

I arus listrik ampere

Laju aliran massa kg/s

P Daya listrik watt

Qc Kalor yang dilepas di kondenser kW

Qe Kalor yang diserap di evaporator kW

qc Efek kondensasi per unit massa kJ/kg

qe Efek refrigerasi per unit massa kJ/kg

Te Temperatur evaporasi oC

Tk Temperatur kondensasi oC

V Tegangan listrik volt

W Kerja kompresi kW

w Kerja kompresi per unit massa kJ/kg

ηR efisiensi % Subscript a aktual C Carnot e evaporasi