1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Berbagai siklus pendingin umumnya memerlukan energi listrik dalam jumlah cukup besar. Kebutuhan energi untuk sistem pengkondisian udara dan penerangan pada gedung-gedung tinggi bisa mencapai 90% dari total energi yang dikonsumsinya (Nasution dkk, 2003a; Nasution dkk, 2003b; Nasution dkk, 2005). Perangkat seperti AC mobil dan freezer juga memerlukan energi listrik yang relatif besar, terutama sebagai penggerak kompresor. Rupanya memang sebagian besar perangkat mesi n pendingin memiliki potensi yang besar dalam penggunaan energi listrik. Oleh karena itu perlu dipikirkan upaya untuk menghemat energi dari sisi kebutuhan energinya maupun dengan cara memperbaiki efisiensi kerja mesin pendingin.
Pada mesin pendingin AC mo bil, langkah yang bisa ditempuh untuk memperbaiki koefisien prestasinya adalah memelihara sistem pendingin dari kebocoran, memilih jumlah isian refrigeran yang mampu memberikan efek pendinginan yang optimal, serta memilih pengoperasian laju aliran udara ya ng melintas pada kondensor secara tepat.
2
refrigeran. Realitas di lapangan bahwa pengisian refrigeran terkadang hanya didasarkan pada pengalaman pribadi seorang bengkel AC mobil. Kadang -kadang antara bengkel satu dengan lainnya memiliki patokan yang berbeda. Kita tidak pernah mendapatkan informasi secara ilmiah bagaimana jika seandainya refrigeran yang diisikan itu cukup banyak. Ki ta hanya bisa merasakan apabila isian refrigeran berkurang maka efek pendinginan juga berkurang. Fenomena ini menjadi menarik untuk diungkap secara ilmiah, sehingga bisa dijadikan rujukan untuk proses pembelajaran dan kepentingan ilmiah lainnya.
Fenomena lain yang sering ditemui di masyarakat adalah penambahan extra fan bagi para pemilik AC mobil. Ada apakah dibalik perlakuan ini? Apakah dengan pemberian perangkat kipas tambahan ( extra fan) akan mampu menaikkan unjuk kerja suatu AC mobil. Tentunya fenomen a ini juga belum pernah diungkapkan secara ilmiah. Oleh karena itu, melalui penelitian ini diharapkan mampu mengkaji dan mengungkap secara ilmiah beberapa perilaku tersebut .
1.2 Ruang Lingkup Penelitian
Mengingat kompleksnya permasalahan terkait dengan sistem pendingin AC mobil, maka penulis membatasi ruang lingkup permasalahan yang akan dikaji sebagai berikut :
3
c. Analisis dilakukan dengan mengacu pada kaidah termodinamika seperti teori -teori yang berkaitan siklus kompresi uap. Aspek yang ditinjau dalam penelitian ini adalah menganalisis efek pendinginan dan koefisien prestasi.
1.3 Sistematika Penulisan
Untuk memperjelas kandungan laporan ini, maka penulisannya disusun dengan sistematika sebagai berikut. Bab I merupakan pendahuluan yang berisi tentang gambaran umum penelitian meliputi latar belaka ng masalah dan lingkup pembahasan.
DAFTAR PUSTAKA
Althouse, A.D., Turnquist CH., and Bracciano A.F., 1979, Modern Refrigeration and Air Conditioning, The Goodheart-Willcox Co. inc, Illinois. pp 99 -140.
Arismunandar, W. dan Saito, H., 2002, Penyegaran Udara, Cetakan ke-6, PT. Pradnya Paramita, Jakarta, pp 95-170.
Boentarto, 2003, Teknik AC Mobil, Penerbit Aneka. Solo.
Cengel, Y.A., and Boles, M.A., 2002, Thermodynamics: an Engineering Approach, Fourth edition, International edition, McGraw Hill Co, New York, pp 563-593.
Effendy, Marwan., 2005., Usaha Peningkatan Prestasi Freezer dengan Melil itkan
Pipa Kapiler pada Line Suction, Prosiding Seminar Nasional Efisiensi dan
Konservasi Energi, Diponegoro University , ISBN 1907-0063, December 2005, Semarang Indonesia.
Effendy, Marwan., 2005., Pengaruh Kecepatan Udara Pendingin Kondensor terhadap Koefisien Prestasi Air Conditioning , Jurnal Teknik GELAGAR vol 16 No 1 April 2005., Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pp 51-58.
Effendy, Marwan., 2006, Pengaruh Kecepatan Putar Poros Kompresor terhadap
Prestasi Kerja Mesin Pendingin AC , Prosiding Seminar Nasional Teknik
Mesin, Universitas Kristen Petra, ISBN 979-25-4410-0, February 2006, Surabaya Indonesia.
Nasution, H. and Mat Nawi Wan Hassan, 2003a, Saving Energy for Air Conditioning with Variable Speed and Proportional Control System , Proceeding Malaysia Science and Technology Congress September 2003, Malaysia, pp 843-850.
Nasution, H. and Mat Nawi Wan Hassan, 2003b, Variable Speed of Compressor for Energy Saving of Air Conditioning , Proceedings International Conference on Fluid and Thermal Energy Conversion Desember 7-11, 2003, Bali, pp 53-1–53-9.
Pita, G.E., 1981, Air Conditioning Principles and Systems an Energy Approach , John Willey and Sons, New York, pp 293–321
Stoecker, W.F. dan Jerold, W.J., 1992, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara , Terjemahan Supratman Hara, Cetakan ke-3, Penerbit Erlangga, Jakarta, pp 1-418
Tanuwijaya, H., Azis, A. dan Setyawan, S. 2004, Unjuk Kerja Refrigerator dengan Menggunakan Refrigeran Hidrokarbon R 290 , Jurnal Poros, Vol.7 No.3 Juli 2004, hal: 153-163
Wertenbach, Jurgen. 2003. Energy Analysis of Refrigerant Cycles. SAE Cooperative Research, Scottsdale, AZ.
LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING
OPTIMASI KAPASITAS TEKANAN PENGISIAN REFRIGERAN
DAN LAJU ALIRAN UDARA YANG MELINTASI KONDENSOR
UNTUK MENINGKATKAN PRESTASI KERJA AC MOBIL
Marwan Effendy, ST. MT.
Ir. Tri Tjahjono, MT.
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Oktober, 2009
iii
RINGKASAN
Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengoptimisasi penggunaan tekanan isian refrigeran pada sistem pendingin AC mobil terhadap prestasi kerjanya. Isian diekspresikan dengan tekanan pengisian refrigeran yang dimasukan dalam sistem pendingin AC mobil. Cara yang ditempuh yaitu melakukan penelitian secara eksperimental. Unjuk kerja diukur dengan parameter dampak refrigerasi dan koefisien prestasi (COP)
Dalam eksperimen ini diawali dengan perakitan sistem pendingin AC mobil yang terdiri kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Bahan pendingin (fluida kerja) yang dipergunakan adalah refrigeran Freon-12. Untuk keperluan pengambilan data ditambahkan alat ukur s eperti orifice, pengukur tekanan, dan termometer yang dipasang menyatu dengan sistem. AC dilengkapi kabin ruangan beban berukuran 60cm x 60cm x 60cm.
Hasil penelitian menunjukkan p ada tekanan pengisian refrigeran antara 130 -170psig (diukur pada titik disch arge kompresor) akan memberikan efek pendinginan yang lebih baik dibandingkan pada tekanan pengisian kurang dari 130 psig atau lebih besar dari 170psig. Pada interval tekanan pengisian tersebut sistem AC mampu memberikan efek pendinginan pada ruangan kabin pada interval temperatur 11 -190C. Rendahnya tekanan isian refrigeran menyebabkan efek refrigerasi yang dibangkitkan juga rendah. Sistem AC akan bekerja secara optimal pada rentang pengisian antara 110-160 psig. Pada tekanan pengisian refrigeran < 100 psig dan/atau tekanan pengisian refrigeran > 170 psig, kinerja AC akan mengalami penurunan .
iv
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat All ah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan penelitian ini dapat terselesaikan.
Riset ini dapat terlaksana atas dukungan dana dari program Hibah Bersaing Dirjen Dikti tahun 2008. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar -besarnya kepada :
1. Dr. Harun Joko Prayitno, M. Hum selaku Ketua LPPM-UMS yang selalu memberikan dukungan dan motivasi dalam melakukan penelitian.
2. DP2M Ditjen Dikti atas dukungan dananya dalam pelaksanaan penelitian ini. 3. Saudara Yogi Kuncoro, Suyadi Narto, Desi Arna dan Riski Budi Yuliawan ,
atas kerja sama dan kontribusinya dalam membantu pelaksanaan penelitian . 4. Semua pihak yang telah membantu, semoga Allah membalas kebaikanmu.
Sebagai peneliti, saya menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, meskipun demikian semoga dapat bermanfaat dalam pengembangan keilmuan. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan sena ng hati melalui e-mail effendy@ums.ac.id
Surakarta, 12 Oktober 2009 Tim Peneliti
v
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... ... ... i
Halaman Pengesahan ... ... ... ii
Ringkasan ... ... ... ... iii
Kata Pengantar ... ... ... iv
Daftar Isi ... ... ... ... v
Daftar Gambar ... ... ... vii
BAB I PENDAHULUAN ... ... ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... ... 1
1.2 Ruang Lingkup Penelitian ... ... 2
1.3 Sistematika Penulisan ... ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... ... .... 4
2.1 Daur Kompresi Uap Ideal ... ... 6
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT ... ... 11
BAB IV METODE PENELITIAN ... ... 13
4.1 Waktu dan Tempat ... ... .. 14
4.2 Bahan dan Alat ... ... ... 14
4.3 Alat Ukur ... ... ... 19
4.4 Kalibrasi ... ... ... 20
vi
4.6 Rancangan Instalasi ... ... 21
4.7 Instalasi Penelitian ... ... .. 22
4.8 Prosedur Eksperimen ... ... 23
4.9 Parameter yang diukur ... ... 23
4.10 Parameter yang dianalisis ... ... 24
4.11 Cara Menganalisis Data ... ... 24
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ... ... 25
5.1 Temperatur Kabin Ruangan ... ... 25
5.2 Dampak Refrigerasi ... ... . 28
5.3 Kinerja AC ... ... ... 29
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... ... 30
8.1 Kesimpulan... ... ... 30
8.2 Saran-Saran ... ... ... 31
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sirkuit Sistem AC Mobil 7
Gambar 2.2 Siklus kompresi uap ideal 8
Gambar 2.3 Diagram tekanan entalpi 9
Gambar 4.1 Diagram alir penelitian 13
Gambar 4.2 Kompresor AC Mobil merk Sanden 14
Gambar 4.3 Kondensor 15
Gambar 4.4 Filter Dryer 15
Gambar 4.5 Katup Ekspansi 16
Gambar 4.6 Evaporator 17
Gambar 4.7 Tabung Refrigeran 18
Gambar 4.8 Pompa Vakum dan Pelumas 18
Gambar 4.9 Termoreader, RH-meter dan Anemometer 19
Gambar 4.10 Manometer 19
Gambar 4.11 Rancangan Instalasi 21
Gambar 4.12 Instalasi Pengujian 22
Gambar 5.1 Temperatur Kabin ruangan untuk Konvek si Alami 26 Gambar 5.2 Temperatur Kabin ruangan untuk Konveksi Paksa 26
Gambar 5.3 Dampak Refrigerasi 28
1
Optimasi Kapasitas Tekanan Pengisian Refrigeran dan Laju
Aliran Udara yang Melintasi Kondensor
Terhadap Prestasi Kerja AC Mobil
Marwan Effendy dan Tri Tjahjono
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pebelan K artasura 57102
effendy@ums.ac.id
RINGKASAN
Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk mengoptimisasi penggunaan tekanan isian refrigeran pada sistem pendingin AC mobil terhadap prestasi kerjanya. Isian diekspresikan dengan tekanan pengisian refrigeran yang dimasukan dalam sistem pendingin AC mobil. Cara yang ditempuh yaitu melakukan penelitian secara eksperimental. Unjuk kerja diukur dengan parameter dampak refrigerasi dan koefisien prestasi (COP)
Dalam eksperimen ini diawali dengan perakitan sistem pendingin AC mobil yang terdiri kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Bahan pendingin (fluida kerja) yang dipergunakan adalah refrigeran Freon -12. Untuk keperluan pengambilan data ditambahkan alat uk ur seperti orifice, pengukur tekanan, dan termometer yang dipasang menyatu dengan sistem. AC dilengkapi kabin ruangan beban berukuran 60cm x 60cm x 60cm.
Hasil penelitian menunjukkan p ada tekanan pengisian refrigeran antara 130 -170psig (diukur pada titik d ischarge kompresor) akan memberikan efek pendinginan yang lebih baik dibandingkan pada tekanan pengisian kurang dari 130 psig atau lebih besar dari 170psig. Pada interval tekanan pengisian tersebut sistem AC mampu memberikan efek pendinginan pada ruangan k abin pada interval temperatur 11-190C.
Rendahnya tekanan isian refrigeran menyebabkan efek refrigerasi yang dibangkitkan juga rendah. Sistem AC akan bekerja secara optimal pada rentang pengisian antara 110-160 psig. Pada tekanan pengisian refrigeran < 100 psig dan/atau tekanan pengisian refrigeran > 170 psig, kinerja AC akan mengalami penurunan.
