• Tidak ada hasil yang ditemukan

Karakteristik mesin kulkas dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut menggunakan panjang pipa kapiler 175 centimeter - USD Repository

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2019

Membagikan "Karakteristik mesin kulkas dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut menggunakan panjang pipa kapiler 175 centimeter - USD Repository"

Copied!
72
0
0

Teks penuh

(1)

i

DAN PENDINGINAN LANJUT MENGGUNAKAN PANJANG PIPA KAPILER 175 CENTIMETER

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh : AG DWI PRIYANTO

NIM : 095214010

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

ii

THE CHARACTERISTIC OF REFRIGERATOR MACHINE WITH SUPER HEATING AND SUB COOLING USING 175 CENTIMETRE

LONG CAPILLARY TUBE FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain theSarjana Teknikdegree

in Mechanical Engineering

by

AG DWI PRIYANTO Student Number : 095214010

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

(3)
(4)
(5)
(6)
(7)

vii

INTISARI

Mesin pendingin pada saat ini semakin banyak dan semakin luas dimanfaatkan sesuai dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya taraf hidup. Mesin pendingin dapat berfungsi sebagai : pendingin, pembeku, pengkondisian udara. Tujuan penelitian ini adalah (a) Membuat kulkas yang bekerja dengan siklus kompresi uap standar dengan pipa kapiler melilit pipa keluar dari evaporator (b) Menghitung kerja kompresor kulkas persatuan massa refrijeran (c) Menghitung nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrijeran (d) Menghitung nilai energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrijeran (e) Menghitung COPaktual.

Model pembuatan mesin pendingin dengan kapasitas ukuran rumah tangga untuk mendinginkan air dengan siklus kompresi uap. Pengujian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Data yang diambil dalam pengujian mesin pendingin adalah tekanan kerja, suhu di setiap bagian pipa keluar komponen mesin pendingin dan suhu air. Mesin kulkas

menggunakan kompresor dengan daya ¼ PK, evaporator dan kondenser yang dipergunakan merupakan evaporator dan kondenser standar untuk mesin pendingin dengan daya ¼ PK, panjang pipa kapiler yang digunakan adalah 175 cm, diameter pipa kapiler 0,028 inch, refrijeran yang digunakan dalam kulkas adalah R134a, beban pendinginan yang digunakan adalah air dengan volume 1500 ml, temperatur awal beban pendinginan sama dengan temperatur udara lingkungan yaitu 27⁰C.

Hasil perhitungan dari mesin pendingin berupa kerja kompresor (Win), kalor yang dilepas kondensor (Qout), kalor yang diserap evaporator (Qin), dan harga COP (Coefficient of Perfomance) dari mesin pendingin. Mesin pendingin yang telah dibuat mampu mendinginkan air sebanyak 1,5 liter dalam waktu 485 menit dengan suhu air awal sebesar 27°C. Dari hasil penelitian didapatkan nilai kerja kompresor ( ) permassa refrijerator pada saat keadaan tunaknya sebesar 70 kJ/kg. Dari hasil penelitian didapatkan nilai kalor yang dilepas kondensor (Qout) permassa refrijerator pada saat keadaan tunaknya sebesar 188 kJ/kg Dari hasil penelitian didapatkan nilai kalor yang diserap evaporator (Qin ) permassa refrijerator pada saat keadaan tunaknya sebesar 130 kJ/kg. Dari hasil penelitian didapatkan nilai COPaktual permassa refrijerator pada saat keadaan tunaknya sebesar COP sebesar 1,86.

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan baik dan lancar.

Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin sebagai syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, dan Dosen Pembimbing Tugas Akhir, serta Dosen Pembimbing Akademik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

(9)
(10)

x

hal

HALAMAN JUDUL ………...………. i

TITLE PAGE ....…………...………...……….… ii

HALAMAN PENGESAHAN ………...…....………... iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI ……….……...………... iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH … vi INTISARI ………..……….. vii

1.1. Latar Belakang Penelitian ………...……… 1

1.2. Perumusan Masalah …….……...…………...…………. 2

1.3. Tujuan Penelitian ………...………...…………... 2

1.4. Manfaat Penelitian ... 3

1.5. Batasan Masalah ... 3

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ...….. 4

2.1. Dasar Teori …....………...…... 4

2.1.1. Kulkas ...………...…………... 4

2.1.2. Kulkas dan Spesifikasinya ...……….………. 4

2.1.3. Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap ... 8

2.1.4. Laju Perpindahan Kalor ... 14

2.1.5. Perpindahan Kalor Konveksi …... 15

2.1.6. Perpindahan Kalor Konduksi ... 17

2.1.7. Refrijeran ...…... 18

(11)

xi

2.1.9. Pendinginan Lanjut ... 21

2.1.10. Pemanasan Lanjut …………... 22

2.1.11. Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin ………... 24

2.2. Tinjauan Pustaka ... 25

BAB III PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN …. 28 3.1. Pembuatan Alat …………..…………... 28

3.1.1 Komponen Kulkas …...…...………….... 28

3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Kulkas …...…...….. 31

3.1.3. Langkah Langkah Pembutan Kulkas ...…...………...….... 34

3.2. Metodologi Penelitian …..…………... 35

3.2.1. Objek Penelitian …………..…………... 35

3.2.2. Beban Pendinginan …………..…………... 36

3.2.3. Cara Pengambilan Data …………... 36

3.2.4. Cara Pengolahan Data …………..………... 37

3.2.5. Cara Mendapatkan Kesimpulan …………... 38

BAB IV HASILPERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ...…... 39

4.1. Hasil Penelitian ……....………...……...…....……... 39

4.2. Perhitungan ... 42

4.3. Pembahasan …...…...……….…. 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...……... 50

5.1. Kesimpulan …....………...………… 50

5.2. Saran ...……...………...……….… 50

(12)

xii

hal

Gambar 2.1. Kulkas tipe X1 …...………..………...5

Gambar 2.2. Kulkas tipe X2 …………...…..…..…. 6

Gambar 2.3. Kulkas tipe X3 ………...……..…..…. 7

Gambar 2.4. Komponen utama mesin kulkas ………..…... 9

Gambar 2.5. Kompresor jenis piston …...………... 9

Gambar 2.6. Kompresor jenis rotary ...………..…. 10

Gambar 2.7. Evaporator kulkas ...…………..………. 12

Gambar 2.8. Kondenser .………...…………..……… 13

Gambar 2.9. Pipa kapiler …... 13

Gambar 2.10. Filter ...………...………... 14

Gambar 2.11. Contoh Perpindahan Kalor Konveksi ...……..………... 15

Gambar 2.12. Perpindahan Kalor Konveksi. ... 16

Gambar 2.13. Contoh Perpindahan Kalor Konduksi ...….. 17

Gambar 2.14. Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut ...…... 20

Gambar 2.15. Diagram T-s ... 20

Gambar 2.16. Diagram P-h ...……... 20

Gambar 2.17. (a) Diagram T-s ...…... 23

Gambar 2.17. (b) P-h Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut. ... 23

Gambar 3.1. Kompresor ... 28

Gambar 3.2. Kondenser ... 29

Gambar 3.3. Pipa Kapiler ... 30

Gambar 3.4. Evaporator …... 30

Gambar 3.5. Pemotong Pipa ...……... 31

Gambar 3.6. Pelebar pipa ... 32

Gambar 3.7. Tang …... 32

Gambar 3.8. Manifold gauge ……... 33

Gambar 3.9. Termokopel digital ...…... 33

(13)

xiii

Gambar 3.11. Lokasi penempatan termokopel dan alat ukur tekanan ….. 37 Gambar 3.12. Contoh penggunaan p-h diagram untuk mencari entalpi ... 38 Gambar 4.1. Kerja Kompresor Persatuan Massa Refrijerani Dari

t = 5 Menit Sampai t = 485 Menit ...….. 45 Gambar 4.2. Energi Kalor Yang Dilepas Kondenser Persatuan Massa

Refrijeran Dari t = 5 Menit Sampai t = 485 Menit ... 46 Gambar 4.3. Energi Kalor Yang Dihisap Evaporator Persatuan Massa

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

hal

Tabel 4.1. Tekanan Masuk Dan Kaluar Kompresor ...….….. 39

Tabel 4.2. Suhu Masuk Dan Keluar Komoresor ………...….…... 40

Tabel 4.3. Suhu Masuk Dan Keluar Kondenser .………... 40

Tabel 4.4. Suhu Masuk Dan Keluar Evaporator ...…...………... 41

Tabel 4.5. Suhu Kerja Evaporator Dan Kondenser .………... 41

Tabel 4.6. Nilai Entalpi ...…...…...……... 42

Tabel 4.7. Kerja Kompresor Perstuan Massa Refrijeran .………... 43

Tabel 4.8. Energi Kalor Persatuan Massa Refrijeran Yang Dilepas Kondenser ...43

Tabel 4.9. Energi Kalor Persatuan Massa Refrijeran Yang Diserap Evaporator ...44

(15)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dijaman modernisasi sekarang ini perkembangan teknologi semakin lama

semakin pesat. Para ilmuan berlomba-lomba menciptakan alat untuk membantu

mempermudah masyarakat melakukan kegiatannya sehari-hari. Sebagai misal

mesin pendingin, banyak dijumpai diberbagai tempat: di dalam rumah tangga, di

swalayan/mall, di rumah sakit, di kantor-kantor, di tempat industri, di tempat

hiburan dan bahkan di berbagai alat transportasi. Beberapa mesin pendingin

mempunyai fungsi/peranan yang berbeda-beda. Ada yang berfungsi untuk

mendinginkan, membekukan, mengawetkan makanan dan ada juga yang berfungsi

untuk sistem pengkondisian udara.

Untuk rumah tangga mesin pendingin biasanya digunakan sebagai

pengawet makanan dan penyejuk ruangan. Kegunaan lain dari mesin pendingin

adalah untuk kebutuhan perdagangan, seperti mengawetkan daging dalam jumlah

banyak pada tempat pemotongan hewan. Pada perkantoran mesin pendingin

berfungsi sebagai penyejuk ruangan agar orang yang bekerja pada kantor tersebut

merasa lebih nyaman dalam bekerja, sedangkan pada sistem transportasi mesin

pendingin dapat berfungsi sebagai penyejuk udara pada kendaraan pribadi

maupun komersil dan sebagai pendingin untuk mengawetkan bahan makanan

(16)

Proses pendinginan pada mesin pendingin, umumnya menggunakan sistem

siklus kompresi uap. Sebagai fluida kerja digunakan refrijeran yang mudah diubah

bentuknya dari cair menjadi gas maupun dari gas menjadi cair untuk mengambil

panas dari evaporator dan membuangnya di kondenser. Jenis refrijeran yang

umum digunakan pada saat ini adalah refrijeran yang ramah terhadap lingkungan

karena tidak mengandung clorofluorocarbon (CFC) yang dapat merusak ozon. Mengingat pentingnya mesin pendingin dan luasnya pemakaian mesin pendingin,

maka penulis tertarik untuk mengetahui lebih dalam tentang mesin pendingin

dengan melakukan penelitian tentang mesin pendingin, khususnya mesin

pendingin kulkas

1.2. Perumusan Masalah

Dalam penelitian ini, akan dicari karakteristik kulkas yang bekrja dengan

siklus kompresi uap. Kulkas yang akan ditinjau adalah kulkas dengan daya 1/4

PK. Kulkas yang dipergunakan dalam penelitian ini merupakan kulkas hasil

buatan sendiri.

1.3. Tujuan penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Membuat kulkas yang bekerja dengan siklus kompresi uap standar dengan

pipa kapiler melilit pipa keluar dari evaporator.

b. Menghitung kerja kompresor kulkas persatuan massa refrijeran.

c. Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrijeran

(17)

e. Menghitung COPaktual.

1.4. Manfaat penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

a. Bagi peneliti mampu memahami karakteristik kulkas dengan siklus kompresi

uap.

b. Bagi peneliti mempunyai pengalaman dalam pembuatan kulkas dan mesin

pengkondisian udara yang mempergunakan siklus kompresi uap.

c. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat sebagai referensi bagi peneliti

lainnya, terkait kulkas.

1.5. Batasan Masalah

Penelitian akan dibatasi pada pembuatan kulkas dengaan siklus kompresi uap

dengan menggunakan komponen dengan spesifikasi sebagai berikut :

a. Kompresor dengan daya ¼ PK.

b. Evaporator dan kondenser yang dipergunakan merupakan evaporator dan

kondenser standar untuk mesin pendingin dengan daya ¼ PK.

c. Panjang pipa kapiler yang digunakan adalah 175 cm, diameter pipa kapiler

0,028 inch.

d. Refrijeran yang digunakan dalam kulkas adalah R134a.

e. Beban pendinginan yang digunakan adalah air dengan volume 1500 ml.

f. Temperatur awal beban pendinginan sama dengan temperatur udara

(18)

4 BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1. Kulkas

Kulkas atau yang lebih dikenal dengan nama refrigerator ini merupakan alat

yang dapat menyerap kalor yang berada di sekeliling evaporator, karena di

dalamnya terjadi sirkulasi dari bahan pendingin atau refrijeran. Refrijeran

bersirkulasi melepas kalor di konderser dan menyerap kalor di evaporator, serta

terjadi perubahan fase pada kondenser dan evaporator. Sirkulasi refrijeran tersebut

terjadi secara berulang dan terus menerus selama kompresor menyala. Di dalam

sirkulasi ini jumlah refrijeran yang digunakan tetap, yang berubah hanya fasenya.

Komponen utama dari kulkas adalah kompresor, kondensor, pipa kapiler ,

evaporator dan refrijeran. Kompresor bekerja dengan cara mensirkulasikan

refrijeran. Kondensor terletak di belakang kulkas dan bersentuhan dengan udara

luar, sedangkan evaporator terletak di dalam kulkas yang akan berfungsi untuk

mendinginkan isi kulkas. Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan.

2.1.2. Kulkas dan spesifikasinya

Beberapa kulkas dan spesifikasinya dari pabrikan, disajikan secara

berturut- turut : (a) Kulkas tipe X1, (b) Kulkas tipe X2, (c) Kulkas tipe X3. Nama

(19)

a. Kulkas tipe X1

Gambar 2.1. Kulkas tipe X1

Spesifikasi : Model pr 16wvg

Fitur :Shelf: 1

Egg Pocket: 2

Bottle Pocket: 2

Adjustable Foot : Yes

Kapasitas :Net: 143 Liter

Gross: 160 Liter

Konsumsi Daya : 65 Watt

Dimensi : 530 x 513 x 1082 mm (WxDxH)

(20)

Refrijeran : R134a

Kompresor : Hermetik

Kondenser : Tipe U

Evaporator : Plat datar

b. Kulkas tipe X2

Gambar 2.2. Kulkas tipe X2

Spesifikasi : Model SR-D166SB

Voltage220 V/50 Hz

Power Input : 70 Watt

Dimensions (WxDxH) : 505 x 510 x 1000 Net

(21)

Freon : HFC-134a (Non-CFC)

Features :Semi Auto Defrost

Low Voltage Running

Pre-Coated Metal

Exclusive

Refrijeran : R134a

Kompresor : Hermetik

Kondenser : Tipe U

Evaporator : Plat datar

c. Kulkas tipe X3

(22)

Fitur :High Value and elegant 'Diamond Cut'

design

Double Rotation Compressor system [DRC]

Vegerator

Organize+

RoHS free

PCM Cabinet

Kapasitas : 160 L (nett)

164 L (gross)

Konsumsi Daya : 79 watt

Dimensi : 525 x 510 x 1209 mm (W x D x H)

Berat : 27 Kg

Refrijeran : R134a

Kompreso : Hermetik

Kondenser : Tipe U

Evaporator : Plat datar

2.1.3. Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap

Komponen utama kulkas dengan menggunakan siklus kompresi uap terdiri

dari beberapa komponen utama seperti : kompresor, evaporator, kondenser, pipa

(23)

Gambar 2.4. Komponen utama mesin kulkas

a. Kompresor

Fungsi kompresor pada kulkas adalah untuk menaikan tekanan refrijeran dari

tekanan rendah menjadi tekanan tinggi.

Jenis-jenis kompresor menurut prinsip kerjanya yang banyak digunakan pada

mesin pendingin siklus kompresi uap standar adalah sebagai berikut :

1. Kompresor jenis piston

(24)

Kompresor jenis piston banyak digunakan pada kulkas, freezer dan mesin

pendingin lain yang memerlukan kapasitas pendinginan yang tidak terlalu besar.

2. Kompresor jenis rotary

Gambar 2.6. Kompresor jenis rotary

Kompresor jenis rotary banyak digunakan pada mesin pengkondisian udara

jenis sentral, mesin pengkondisian udara rumah tangga dan mesin pendingin lain

yang memerlukan kapasitas pendinginan yang besar.

Jenis-jenis kompresor jika dilihat dari posisi motor penggeraknya, dapat

dibagi menjadi tiga jenis : kompresor hermetik, kompresor semi hermetik dan

kompresoropen type

1. Kompresor hermetik

Kompresor hermetik adalah kompresor yang motor penggerak dan

kompresornya berada dalam suatu rumahan yang tertutup. Motor penggerak

langsung memutarkan poros dari kompresor sehingga putaran motor penggerak

sama dengan kompresor.

(25)

- Bentuknya kecil, kompak dan harganya murah.

- Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.

- Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingannya

rendah.

Kerugian dari kompresor hermetik adalah :

- Kerusakan yang terjadi didalam kompresor susah dideteksi sebelum rumah

kompresor dibuka.

- Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.

2. Kompresor semi-hermetik

Kompresor semi adalah kompresor yang motor serta kompresornya berada di

dalam satu tempat atau rumahan, akan tetapi motor penggeraknya terpisah dari

kompresor. Kompresor digerakan oleh motor penggerak melalui sebuah poros

penggerak.

3. KompresorOpen type

Kompresor open type adalah kompresor yang motor penggeraknya terpisah

dengan kompresor. Kompresor digerakan oleh motor penggerak melalui

hubungan sabuk. Kompresor ini umumnya digunakan pada mesin pendingin

dengan kapasitas besar.

Keuntungan kompresoropen type:

- Jika terjadi kerusakan kita dapat dengan mudah melakukan penggantian

komponen.

- Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan lebih mudah.

(26)

- Pada daerah yang belum tersedia listrik, kompresor dapat bekerja dengan

sumber tenaga lain seperti mesin diesel.

Kekurangan kompresoropen type:

- Bentuknya besar dan berat.

- Berharga mahal.

b. Evaporator

Evaporator pada kulkas merupakan tempat perubahan fase refrijeran dari

cairan menjadi gas (penguapan). Pada saat perubahan fase ini diperlukan energi

kalor, energi kalor diambil dari lingkungan evaporator yaitu dari bagian dalam

kulkas. Proses perubahan fase yang terjadi di evaporator berlangsung pada

tekanan dan suhu yang tetap.

Gambar 2.7. Evaporator kulkas

c. Kondenser

Kondenser pada kulkas merupakan tempat perubahan fase refrijeran dari gas

menjadi cairan (pengembunan atau kondensasi). Pada proses yang terjadi pada

(27)

dibuang keluar dan diambil oleh udara sekitar. Proses kondensasi berlangsung

pada tekanan yang tetap . Suhu kondensasi lebih tinggi dari suhu udara disekitar

kondenser.

Gambar 2.8. Kondenser

d. Pipa Kapiler

Pipa kapiler pada kulkas berfungsi untuk menurunkan tekanan refrijeran. Pipa

kapiler dipasang diantara kondenser dan evaporator, pada sisi masuk dari pipa

kapiler dipasangi filter. Ketika refrijeran mengalir di dalam pipa kapiler refrijeran

mengalami penurunan tekanan karena diameter pipa yang sangat kecil. Diameter

pipa kapiler yang umum digunakan pada mesin pendingin adalah 0,026 inch dan

0, 028 inch.

(28)

e. Filter

Filter pada mesin pendingin berfungsi untuk menyaring kotoran dari

refrijeran yang melewatinya sehingga kotoran tidak mengganggu kinerja dari

mesin pendingin. Filter juga berfungsi untuk menangkap uap air dari refrijeran

yang melewatinya. Jika tidak ada filter, kotoran dapat masuk ke pipa kapiler yang

berukuran lebih kecil dari pipa aliran refrijeran sebelumnya dan bisa membuat

aliran di dalam pipa kapiler menjadi buntu. Demikian juga dengan uap air, karena

suhu yang dingin dapat menyebabkan air menjadi beku di dalam pipa yang

menyebabkan aliran refrijeran menjadi buntu.

Gambar 2.10. Filter

2.1.4. Laju Perpindahan Kalor

Laju perpindahan kalor pada mesin pendingin terdiri atas dua jenis yaitu laju

perpindahan kalor konduksi dan laju perpindahan kalor konveksi.

Perpindahan panas (heat transfer) adalah ilmu yang mempelajari

perpindahan energi sebagai akibat dari adanya perbedaan temperatur diantara dua

medium. Sebagai contoh perbedaan temperatur pada kedua medium plat padat,

(29)

kalor (heat). Kalor (heat) bergerak dari temperatur tinggi ke temperatur rendah.

Proses ini akan berlangsung secara terus menerus sampai tidak ada perubahan

temperatur diantara kedua medium tersebut. Perpindahan kalor dapat terjadi

dengan berbagai cara seperti perpindahan kalor konveksi, perpindahan kalor

konduksi dan radiasi.

2.1.5. Perpindahan Kalor Konveksi

Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara

permukaan padat dengan fluida yang mengalir disekitarnya. Perpindahan kalor

konveksi membutuhkan media (fluida atau gas) yang digunakan untuk

mengalirkan kalor. Contoh perpindahan kalor secara konveksi dapat dilihat saat

proses perebusan air. Gambar 2.11. dan gambar 2.12. menunjukkan contoh

perpindahan kalor secara konveksi.

(30)

Gambar 2.12. Perpindahan Kalor Konveksi.

Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum Newton

untuk pendinginan, yang dirumuskan sebagai berikut :

= . ( − ) ...(2.1)

Pada persamaan (2.1) :

q = laju perpindahan kalor (W)

h = koefisien perpindahan panas konveksi W/(m².⁰C)

A = luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m²)

Ts = temperatur permukaan plat (⁰C)

T∞ = temperatur fluida yang mengalir di atas permukaan (⁰C)

Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada udara atau fluida yang mengalir

(zat cair dan gas) dan tidak dapat berlangsung pada benda padat. Perpindahan

(31)

a. Konveksi bebas / konveksi alamiah (free convection / natural convection)

Perpindahan panas yang disebabkan oleh perbedaan masa jenis dan tidak adanya

tenaga atau peralatan bantu dari luar yang mendorong.

Contoh: plat panas dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada sumber gerakan

dari luar.

b. Konveksi paksa (forced convection)

Konveksi paksa berlawanan dengan konveksi bebas. Pada konveksi paksa

perpindahan panas aliran gas atau cairan disebabkan adanya tenaga atau peralatan

bantu dari luar. Contoh: plat panas diberi aliran air atau udara dengan blower.

2.1.6. Perpindahan Kalor Konduksi

Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas jika panas

mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya rendah, dengan

media pengantar panas tetap. Perpindahan panas konduksi dapat berlangsung pada

benda padat,cair dan gas. Contoh perpindahan panas konduksi pada dinding yang

mempunyai permukaan dinding-dinding yang berbeda, seperti pada Gambar 2.13.

(32)

Persamaan laju umum untuk perpindahan panas dengan cara konduksi

dikenal dengan hukum Fourier yang dirumuskan dengan persamaan (2.2) :

q = -k.A. = - k.A.( )

△ = k.A.

( )

Δ ...(2.2)

Pada persamaan (2.2) :

q = laju perpindahan panas (W)

=( )

△ = gradien suhu perpindahan panas(-C/m)

k = konduktivitas thermal bahan (W/m.C)

A = luas permukaan yang tegak lurus arah perpindahan kalor (m²)

Nilai minus (-) dalam persamaan menunjukkan bahwa panas selalu

berpindah ke temperatur yang lebih rendah.

2.1.7. Refrijeran

Refrijeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus kompresi uap dari

kulkas. Refrijeran berfungsi sebagai media untuk menyerap kalor dari

benda-benda yang berada di dalam evaporator dan membuangnya ke lingkungan sekitar

kondenser.

a. Syarat-syarat refrijeran

Refrijeran yang dipergunakan dalam kulkas yang menggunakan siklus

kompresi uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :

(33)

- Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang yang dipakai pada mesin

pendingin.

- Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak pelumas,

udara dan sebagainya.

- Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

- Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar kalor yang diserap

evaporator sebesar-besarnya.

- Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi.

b. Jenis-jenis refrijeran

Refrijeran dibedakan menjadi dua jenis yaitu refrijeran primer dan refrijeran

sekunder.

- Refrijeran primer

Refrijeran primer adalah fluida kerja yang digunakan oleh mesin pendingin,

yang mengalami siklus kompresi uap. Refrijeran mengalami proses penguapan

di evaporator dan mengalami proses pengembunan di kondenser.

- Refrijeran sekunder

Refrijeran sekunder adalah fluida yang didinginkan oleh evaporator pada

sistem refrigerasi.

2.1.8. Siklus Kompresi Uap

Skema siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan

(34)

Gambar 2.14. Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut.

Siklus kompresi uap standar (ideal) pada kulkasdisajikan pada diagram T-s

pada gambar 2.15. dan diagram P-h pada gambar 2.16.

Gambar 2.15. Diagram T-s Gambar 2.16. Diagram P-h

Keterangan proses pada Gambar 2.15. dan Gambar 2.16.

,

Gambar 2.14. Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut.

Siklus kompresi uap standar (ideal) pada kulkasdisajikan pada diagram T-s

pada gambar 2.15. dan diagram P-h pada gambar 2.16.

Gambar 2.15. Diagram T-s Gambar 2.16. Diagram P-h

Keterangan proses pada Gambar 2.15. dan Gambar 2.16.

,

Gambar 2.14. Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut.

Siklus kompresi uap standar (ideal) pada kulkasdisajikan pada diagram T-s

pada gambar 2.15. dan diagram P-h pada gambar 2.16.

Gambar 2.15. Diagram T-s Gambar 2.16. Diagram P-h

Keterangan proses pada Gambar 2.15. dan Gambar 2.16.

(35)

Proses 1-2 : Kompresi adiabatik dan reversible dari keadaan uap jenuh menuju

keadaan gas panas lanjut (berlangsung pada nilai entropi yang

tetap).

Proses adiabatik adalah proses perubahan dimana tidak ada

pengaruh panas dengan sekitarnya.

Reversible adalah proses yang dalam arah sebaliknya kembali

suhunya.

Proses 2-2’ : Penurunan suhu refrijeran dari keadaan gas panas lanjut ke keadaan

uap jenuh.

Proses 2’-3 : Kondensasi refrijeran yang berlangsung pada tekanan dan suhu

yang tetap.

Proses 3-4 : Penurunan tekanan yang berlangsung pada entalpi konstan

Proses 4-1 : Proses pendidihan refrijeran yang berlangsung pada tekanan dan

suhu yang tetap.

2.1.9. Pendinginan Lanjut

Pendinginan lanjut adalah proses untuk mengkondisikan agar refrijeran

yang keluar dari kondenser benar-benar dalam kondisi cair. Proses pengkondisian

ini diperlukan agar ketika refrijeran masuk ke dalam pipa kapiler tidak bercampur

dengan gas dan tidak menimbulkan masalah pada sistem pendingin. Jika freon

(36)

Secara teoritis, adanya pendinginan lanjut akan memperbesar nilai COP suatu

mesin pendingin, harga nilai ( − ) menjadi lebih besar, seperti diketahui

COP ( − )/( − )

2.1.10. Pemanasan Lanjut

Proses pemanasan lanjut adalah proses untuk mengkondisikan agar freon

yang keluar dari evaporator dalam kondisi benar-benar berbentuk gas. Dengan

adanya proses pemanasan lanjut, maka freon tidak akan dalam kondisi campuran

antara gas dan cair sehingga secara teoritis dapat menaikan nilai COP. Pemanasan

lanjut dapat terjadi pada dua bagian yaitu evaporator (hal ini akan meningkatkan

efek pendinginan) dan pipa isap di luar evaporator. Pada bagian luar pipa hisap

evaporator ada dua kemungkinan, yang pertama di dalam ruang yang didinginkan

(akan membantu penyerapan kalor) dan yang kedua di luar ruang yang

didinginkan (tidak menguntungkan). Jika terjadi pemanasan lanjut maka volume

spesifik uap bertambah besar sehingga nilai Q (beban pendinginan) berkurang dan

efek pendinginan bertambah. Selain itu, dengan adanya pemanasan lanjut maka

akan merubah nilai kerja kompresor atau Win (dapat bertambah atau berkurang,

tergantung pada To dan jenis refigeran yang digunakan). Berikut Gambar 2.17. (a)

memperlihatkan siklus kompresi uap pada diagram T-s dan Gambar 2.17. (b)

memperlihatkan siklus kompresi uap pada P-h diagram dengan pendinginan lanjut

(37)

(a) (b)

Gambar 2.17. (a) Diagram T-s dan (b) P-h Pemanasan Lanjut dan Pendinginan

Lanjut.

Dengan demikian pemanasan lanjut pada skema mesin pendingin ini dapat

membuat refigeran yang masuk ke dalam kompresor benar-benar dalam wujud

gas.

Proses-proses yang terjadi pada diagram P-h dan diagram T-s siklus kompresi

uap (Gambar 2.17 (a) dan (b)), adalah sebagai berikut :

a. 1 - 2 : proses kompresi adiabatik dan reversible.

b. 2-2’ : proses penurunan suhu dari gas panas lanjut ke uap jenuh.

c. 2-3’ : proses kondensasi pada tekanan dan temperatur yang tetap.

d. 3’- 3 : proses pendinginan lanjut.

e. 3 - 4 : proses penurunan tekanan yang berlangsung pada entalpi yang tetap.

f. 4 – 1’ : proses penguapan refrijeran yang berlangsung pada tekanan dan suhu

yang tetap.

(38)

g. 1’-1 : proses pemanasan lanjut.

2.1.11. Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin

Dengan bantuan diagram entalpi-tekanan, nilai eltalpi disetiap keadaan siklus

kompresi uap dapat diketahui : Kerja kompresor, energi kalor yang diserap

evaporator, energi kalor yang dilepas kondenser dan koefisien prestasi (COP).

a. Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrijeran merupakan perubahan entalpi

pada titik 1-2 di Gambar 2.17, yang dapat dihitung dengan persamaan (2.3)

Win= (h2– h1 ) ... (2.3)

Pada persamaan (2.3)

Win = kerja kompresor, (kJ/kg).

= nilai entalpi refrijeran masuk dari kompresor persatuan massa, (kJ/kg).

= nalai entalpi refrijeran keluar dari kompresor persatuan massa, (kJ/kg)

b. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas oleh kondenser

Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas oleh kondenser

merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3 di Gambar 2.17, perubahan entalpi

tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.4).

Qout= h3– h2... (2.4)

Pada persamaan (2.4)

Qout= energi kalor yang dilepas kondenser perstuan massa, kJ/kg.

= nilai entalpi refrijeran masuk dari kompresor persatuan massa, (kJ/kg).

= nilai entalpi refrijeran keluar dari kompresor persatuan massa, (kJ/kg).

(39)

Energi kalor persatuan massa yang diserap oleh evaporator merupakan

proses perubahan entalpi pada titik 4-1 di Gambar 2.14, perubahan entalpi

tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.5).

Qin= (h1– h4 )... (2.5)

Pada persamaan (2.5)

Qin= energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa, (kJ/kg).

= nilai entalpi refrijeran keluar dari evaporator persatuan massa, (kJ/kg).

= nilai entalpi refrijeran keluar dari pipa kapiler persatuan massa, (kJ/kg).

d. Koefisien prestasi (COP)

Koefisien prestasi siklus kompresi uap standar adalah dampak refrijerasi

dibagi kerja kompresi, yang dapat dihitung dengan persamaan (2.6) .

COPaktual= Qin/Win = (h1-h4) / (h2-h1) ...( 2.6)

2.2. Tinjauan Pustaka

Amna Citra Farhani (2007) meneliti tentang pengaruh penggantian R-12

dengan R-22 pada mesin pendingin. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa

penggantian R-22 pada mesin pendingin kompresi uap yang mempergunakan

refrijeran R-12 mempengaruhi kinerja komponen mesin pendingin. Efek

pendinginan, panas buang kondensor dan kerja kompresi yang dihasilkan pada

mesin yang menggunakan R-22 lebih besar, namun tidak diikuti dengan laju

pendinginan yang cepat. Besarnya nilai ketiga parameter ini dikarenakan besarnya

laju aliran massa yang terjadi. Suhu evaporasi yang dapat dicapai R-22 lebih

rendah daripada R-12 karena kurangnya kalor serap air sebagai medium

(40)

Witjahjo (2009) melakukan uji prestasi mesin pendingin dengan

menggunakan LPG (liquified petroleum gas) sebagai fluida kerja. Pada penelitian

ini, LPG digunakan sebagai pengganti refrijeran R-12 karena LPG dianggap

mempunyai sifat termodinamika yang mendekati sifat termodinamika R-12. Hasil

dari pengujian yang telah dilakukan memberikan indikasi bahwa LPG dapat

digunakan sebagai refrijeran pengganti R-12 terutama pada beban pendinginan

sedang.

Anwar (2010) melakukan penelitian tentang efek beban pendinginan terhadap

performa sistem mesin pendingin. Penelitian ini membahas tentang efek beban

pendingin terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi,

koefisien prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode

eksperimental dengan variasi beban pendingin yang diperoleh dengan

menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt didalam ruang

pendingin. Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa perfoma optimum pada

pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan COP

sebesar 2,64. Sedangkan untuk waktu pendinginan diperolah paling lama oleh

beban paling tinggi (bola lampu 400 watt).

Willis (2013) melakukan penelitian yang membandingkan prestasi kerja

refrijeran R22 dengan R134a pada mesin pendingin. Penelitian ini membahas

mengenai perbandingan antara refrijeran R22 da R134a untuk menentukan

refrijeran mana yang lebih baik digunakan, baik dari efek refrijerasi, koefisien

prestasi (COP) dan ramah lingkungan. Dari hasil penelitian yang dilakukan pada

(41)

yang berpengaruh pada perstasi kerjanya. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih

baik dari R134a, Tetapi R22 tidak ramah lingkungan sebaliknya R134a lebih

(42)

28

BAB III

PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pembuatan Alat

3.1.1. Komponen Kulkas

Komponen kulkas yang digunakan dalam penelitian ini adalah kompresor ,

kondenser, evaporator, filter dan pipa kapiler.

a. Kompresor

Spesifikasi kompresor yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut :

Gambar 3.1 Kompresor

Jenis kompresor :Hermetic Refrigeration

Seri kompresor : AE1370DB

Voltase : 220 V

Arus : 1,35 A

(43)

b. Kondenser

Spesifikasi kondenser yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut :

Gambar 3.2 Kondenser

Jenis kondenser : Tipe U

Jumlah U : 16

Panjang pipa : 1032 cm

Diameter pipa : 0,5cm

Bahan pipa : Baja

Bahan sirip : Baja

Diameter sirip : 0,12 cm

Jarak antar sirip : 1 cm

(44)

c. Pipa kapiler :

Spesifikasi pipa kapiler yang digunakan pada penelitian ini adalah

sebagai berikut :

Gambar 3.3 Pipa kapiler

Panjang pipa kapiler : 175 cm

Diameter pipa kapiler : 0,028 inch.

Bahan pipa kapiler : Tembaga

d. Evaporator

Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut :

(45)

Jenis evaporator : plat datar

Bahan evaporator : Baja galvanis

Ukuran plat : 100 cm x 23 cm

3.1.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Kulkas

a. Pemotong pipa

Fungsi pemotong pipa adalah untuk memotong pipa pada proses pembuatan

kulkas. Dengan pemotong pipa ini dapat diperoleh hasil pemotongan yang bagus

dan tidak merusak diameter pipa, dan menghasilkan butiran-butiran pemotongan

pipa yang sedikit. Pemotongan pipa juga dapat dilakukan dengan mudah,

Gambar 3.5 Pemotong pipa

b. Pelebar pipa

Fungsi pelebar pipa adalah untuk memperbesar ujung diameter dari pipa agar

(46)

Gambar 3.6 Pelebar pipa

c. Tang

Fungsi tang adalah untuk menahan pipa pada saat proses pengelasan.

Gambar 3.7 Tang

d. Manifold gauge

Fungsi manifold gauge adalah untuk mengukur tekanan refrijeran pada

(47)

Gambar 3.8 Manifold gauge

e. Termokopel

Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu pada

kondisi atau tempat yang sudah ditetapkan. Prinsip kerjanya ujung kabel

ditempelkan pada bagian yang akan diukur kemudian sensor akan secara otomatis

bekerja dan hasilnya ditampilkan pada layar digital, seperti ditunjukkan pada

Gambar 3.9

Gambar 3.9 Termokopel digital Gambar 3.8 Manifold gauge

e. Termokopel

Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu pada

kondisi atau tempat yang sudah ditetapkan. Prinsip kerjanya ujung kabel

ditempelkan pada bagian yang akan diukur kemudian sensor akan secara otomatis

bekerja dan hasilnya ditampilkan pada layar digital, seperti ditunjukkan pada

Gambar 3.9

Gambar 3.9 Termokopel digital Gambar 3.8 Manifold gauge

e. Termokopel

Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu pada

kondisi atau tempat yang sudah ditetapkan. Prinsip kerjanya ujung kabel

ditempelkan pada bagian yang akan diukur kemudian sensor akan secara otomatis

bekerja dan hasilnya ditampilkan pada layar digital, seperti ditunjukkan pada

Gambar 3.9

(48)

f. Tang ampere

Tang ampere berfungsi untuk mengukur besarnya arus listrik yang masuk

ke kompresor. Beberapa macam alat pengukur dapat digunakan, tapi alat yang

paling mudah untuk digunakanya itu menggunakan tang ampere karena kita tidak

perlu melakukan pengkabelan dan fleksibel.

Gambar 3.10. Tang ampere

3.1.3. Langkah - langkah Pembuatan kulkas

Langkah – langkah pembuatan kulkas adalah sebagai berikut :

a. Mempersiapkan komponen komponen kulkas dan alat ukur tekanan.

b. Mempersiapkan komponen pendukung pembuatan kulkas..

c. Proses penyambungan komponen komponen kulkas beserta dengan alat ukur

tekanan.

d. Proses pengisian metil

e. Proses pemvakuman kulkas.

(49)

g. Pemasangan alat ukur suhu/termokopel.

h. Proses uji coba

.

3.2. Metodologi Penelitian

3.2.1. Objek Penelitian

Objek Penelitian yang dipakai dalam penelitian ini adalah kulkas yang

menggunakan siklus kompresi uap hasil buatan sendiri dengan menggunakan

komponen standar dari kulkas yang tersedia di pasaran. Modifikasi yang

dilakukan adalah melilitkan pipa kapiler sepanjang 175 cm ke pipa keluaran dari

(50)

3.2.2. Beban Pendinginan

Beban pendinginan yang digunakan pada penelitian ini adalah air dengan

volume sebesar 1,5 liter. Kondisi awal air bersuhu 27⁰C (sama dengan suhu udara

lingkungan).

3.2.3. Cara Pengambilan Data

Langkah-langkah yang diperlukan dalam pengambilan data :

a) Termokopel pada posisi yang diinginkan. Pada penelitian posisi termokopel

ditempatkan pada : (1) saluran pipa sebelum masuk kompresor (2) sesudah

kompresor (3) kondenser (4) saluran keluar kondenser (5) saluran masuk

(51)

Gambar 3.11. Lokasi penempatan termokopel dan alat ukur

tekanan.

b. Menempatkan alat ukur tekanan pada saluran refrigerasi sebelum masuk dan

setelah keluar kompresor.

c. Pengambilan data suhu dan tekanan dilakukan ketika kulkas beroprasi,

pencatatan suhu dan tekanan di setiap posisi dilakukan setiap selang waktu

tertentu.

3.2.4. Cara Pengolahan data

Pengolahan data dilakukan dengan cara sebagai berikut :

a. Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai

nilai entalpi disetiap keadaan yang ditetapkan yang diperoleh dari grafik p-h

diagram.

Gambar 3.11. Lokasi penempatan termokopel dan alat ukur

tekanan.

b. Menempatkan alat ukur tekanan pada saluran refrigerasi sebelum masuk dan

setelah keluar kompresor.

c. Pengambilan data suhu dan tekanan dilakukan ketika kulkas beroprasi,

pencatatan suhu dan tekanan di setiap posisi dilakukan setiap selang waktu

tertentu.

3.2.4. Cara Pengolahan data

Pengolahan data dilakukan dengan cara sebagai berikut :

a. Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai

nilai entalpi disetiap keadaan yang ditetapkan yang diperoleh dari grafik p-h

diagram.

Gambar 3.11. Lokasi penempatan termokopel dan alat ukur

tekanan.

b. Menempatkan alat ukur tekanan pada saluran refrigerasi sebelum masuk dan

setelah keluar kompresor.

c. Pengambilan data suhu dan tekanan dilakukan ketika kulkas beroprasi,

pencatatan suhu dan tekanan di setiap posisi dilakukan setiap selang waktu

tertentu.

3.2.4. Cara Pengolahan data

Pengolahan data dilakukan dengan cara sebagai berikut :

a. Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai

nilai entalpi disetiap keadaan yang ditetapkan yang diperoleh dari grafik p-h

(52)

Gambar 3.12. Contoh penggunaan p-h diagram untuk mencari entalpi

b. Dari nilai nilai entalpi yang didapat kemudian dipergunakan untuk

menghitung besarnya energi persatuan massa yang dilepas kondenser, energi

persatuan massa yang diserap evaporator, kerja kompresor dan COP kulkas.

3.2.5. Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan didapatkan dari hasil penelitian yang didasarkan pada data-data

hasil penelitian dan dari pembahasan yang telah dilakukan dengan

mempertimbangkan hasil hasil penelitian terdahulu yang dilakukan oleh peneliti

(53)

39

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

a. Nilai tekanan masuk dan tekanan keluar kompresor

Hasil penelitian untuk tekanan masuk dan tekanan keluar kompresor disajikan

pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Tekanan masuk dan keluar kompresor

No Waktu

b. Nilai suhu masuk dan keluar kompresor

Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan suhu keluar kompresor pada

(54)

Tabel 4.2 Suhu masuk dan keluar kompresor

c. Nilai suhu masuk dan keluar kondenser

Hasil penelitian suhu masuk dan keluar kondenser disajikan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Suhu masuk dan keluar kondenser

(55)

d. Nilai suhu masuk dan keluar evaporator

Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan keluar evaporator disajikan

pada Tabel 4.4

Tabel 4.4 Suhu masuk dan keluar evaporator

No Waktu

e. Suhu kerja evaporator dan kondenser

Nilai suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondenser disajikan pada Tabel

4.5

Tabel 4.5 Suhu kerja evaporator dan kondenser

(56)

f. Nilai entalpi

Nilai entalpi pada tiap titik pengambilan data suhu disajikan pada Tabel 4.5

Tabel 4.6. Nilai entalpi

Perhitungan nilai kerja dari kompresor dapat dihitung dengan persamaan (2.3)

(57)

Tabel 4.7 lanjutan

Tabel 4.7 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran

b. Energi kalor yang dilepas kondenser

Perhitungan nilai energi kalor yang dilepas kondenser dapat dihitung dengan

persamaan (2.4) yaitu : Qout = (h3– h2) , kJ/kg. Hasil perhitungan disajikan pada

Tabel 4.8

Tabel 4.8 Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas kondenser.

(58)

c. Energi kalor yang dihisap evaporator

Perhitungan energi kalor yang dihisap evaporator dapat dihitung dengan

persamaan (2.5) yaitu : Qout= (h5– h4) , kJ/kg. Hasil perhitungan disajikan pada

Tabel 4.9.

Tabel 4.9. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap

evaporator

d. Koefisien Prestasi (COP Aktual)

Perhitungan koefisien prestasi dapat dihitung dengan persamaan (2.6) yaitu :

COPaktual= Qin/Win. Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 4.10.

(59)

4.3. Pembahasan

Hasi pengujian untuk kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari

waktu t= 5 menit sampai t= 485 menit disajikan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 5 menit

sampai t = 485 menit

Win= 2.10-11t5- 3.10-08t4+ 2.10-05t3- 0,004t2+ 0,485t + 42,07

Hasi pengujian untuk kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari

waktu t= 5 menit sampai t= 485 menit disajikan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 5 menit

sampai t = 485 menit

Win= 2.10-11t5- 3.10-08t4+ 2.10-05t3- 0,004t2+ 0,485t + 42,07 R² = 0,97

105 155 205 255 305 355 405

Waktu t, Menit

Hasi pengujian untuk kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari

waktu t= 5 menit sampai t= 485 menit disajikan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 5 menit

sampai t = 485 menit

(60)

Dari hasil perhitungan data kerja kompresor persatuan massa refrijeran

nampak bahwa kerja kompresor dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan

dan sampai pada waktu tertentu nilainya cenderung tetap. Pada penelitian ini nilai

kerja kompresor persatuan massa refrijeran mulai tetap pada waktu sekitar t = 305

menit, dengan harga Win sebesar 70 kJ/kg. Jika nilai Win dinyatakan terhadap

waktu t dapat dinyatakan dengan Win = 2.10-11t5– 3.10-08t4+ 2.10-05t3- 0.004t2+

0.485t + 42.07. (berlaku untuk t = 5 menit sampai t = 485 menit).

Hasil perhitungan energi kalor yang dilepas kondenser persatuan massa

refrijeran dari waktu t= 5 menit sampai t= 485 menit disajikan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2. Energi yang dilepas kondenser persatuan massa refrijeran dari t =

5 menit sampai t = 485 menit

(61)

Dari hasil perhitungan data untuk energi kalor yang dilepas kondenser

persatuan waktu nampak bahwa energi kalo yang dilepas kondenser dengan

berjalannya waktu mengalami kenaikan dan sampai pada waktu tertentu

cenderung bernilai tetap. Pada penelitian ini nilai energi kalor persatuan massa

refrijeran yang dilepas kondenser mulai tetap pada waktu sekitar t = 145 menit,

dengan harga Qkond sebesar 188 kJ/kg. Jika nilai Qout dinyatakan terhadap waktu t

dapat dinyatakan dengan Qout = -3.10-09t4 + 310-06t3 - 0.001t2 + 0.270t + 174.0.

(berlaku untuk t = 5 menit sampai t = 485 menit).

Hasil perhitungan untuk energi kalor yang dihisap evaporator persatuan

massa refrijeran dari waktu t= 5 menit sampai t= 485 menit disajikan pada

Gambar 4.3.

Gambar 4.3. Energi kalor yang dihisap evaporator persatuan massa refrijeran dari

(62)

Dari hasil perhitungan data untuk energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa refrijeran nampak bahwa kerja evaporator dengan berjalannya

waktu mengalami kenaikan dan sampai pada waktu tertentu cenderung bernilai

tetap.Pada penelitian ini nilai energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap

evaporator mulai tetap pada waktu sekitar t = 405 menit, dengan harga Qinsebesar

133 kJ/kg. Jika nilai Qin dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan

Qin= -8.10-10t4 + 9.10-07t3 - 0.000t2 + 0.043t + 130.0. (berlaku untuk t = 5 menit

sampai t = 485 menit).

Hasil perhitungan untuk nilai koefisien prestasi aktual (COP aktual)

disajikan pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Nilai koefisien prestasi aktual (COP aktual).

(63)

Dari hasil pengambilan data untuk nilai koefisiensi aktual (COP aktual) dapat

dilihat bahwa nilai COP kulkas seiring dengan berjalannya waktu semakin

menurun sampai pada waktu tertentu nilai COP kulkas menjadi tetap. Pada

penelitian ini nilai COP mesin pendingin mulai tetap pada waktu t = 405 menit,

dengan harga COP sebesar 2,83 kJ/kg. Jika nilai COP dinyatakan terhadap waktu

t dapat dinyatakan dengan COPaktual = -8.10-13t5+ 1.10-09t4- 7.10-07t3 + 0.000t2

(64)

50

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Hasil penelitian terhadap kulkas yang telah dibuat membuahkan hasil.

a. Mesin pendingin sudah berhasil dibuat dan bekerja dengan semestinya.

b. Dari hasil penelitian didapatkan nilai kerja kompresor( )permassa

refrijerator pada saat keadaan tunaknya sebesar 70kJ/kg. Jika nilai Win

dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan Win= 2.10-11t5 - 3-08t4 +

2.10-05t3– 0,004t2+ 0,485t + 42,07.

c. Dari hasil penelitian didapatkan nilai kalor yang dilepas kondensor (Qout)

permassa refrijerator pada saat keadaan tunaknya sebesar 188 kJ/kg. Jika nilai

Qout dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan Qout =-3.10-09t4 +

310-06t3– 0,001t2+ 0,270t + 174,0.

d. Dari hasil penelitian didapatkan nilai kalor yang diserap evaporator (Qin)

permassa refrijerator pada saat keadaan tunaknya sebesar 130 kJ/kg. Jika nilai

Qin dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan Qin=-8.10-10t4 +

9.10-07t3– 0,000t2+ 0,043t + 130,0.

e. Dari hasil penelitian didapatkan nilai COPaktual permassa refrijerator pada

saat keadaan tunaknya sebesar 1,86. Jika nilai COP dinyatakan terhadap waktu

t dapat dinyatakan dengan COPaktual = -8.10-13t5 + 1.10-09t4 - 7.10-07t3 +

0,000t2– 0,021t + 2,979.

5.2. Saran

(65)

a. Penelitian mesin pendingin dapat dikembangkan untuk mesin mesin pendingin

yang lain yang mempunyai kapasitas berbeda.

b. Penelitian mesin pendingin dapat dikembangkan untuk mesin mesin pendingin

dengan fungsi yang lain.

(66)

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, 2010, Efek Beban Pendingin Terhadap Performa Sistem Mesin

Penndingin.

Farhani, Citra, 2007, Meneliti Tentang Pengaruh Penggantian R-12

Dengan R-22 Pada Mesin Pendingin.

Holman, J.P., 1998, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta.

Willis, 2013, Prestasi Kerja Refrigeran R22 Dengan R134a.

Witjahjo, 2009, Uji Prestasi Mesin Pendingin Menggunakan Refrigeran

LPG.

http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20Pendinginan/bab

3.php

https://www.google.co.id/search?q=kulkas&sa=G&tbm=isch&tbo=u&sou

rce=univ&ei=tNw7Upe7BMKHrgf_9oFo&ved=0CDsQsAQ

https://www.google.co.id/search?output=search&sclient=psyab&q=kulkas

(67)

LAMPIRAN

Grafik P-h diagram untuk menentukan nilai entalpi pada tiap titik yang

telah ditentukan.

1. Menit ke 5

(68)

3. Menit ke 45

(69)

5. Menit ke 85

(70)

7. Menit ke 125

(71)

9. Menit ke 215

(72)

11. Menit ke 395

Gambar

Gambar 3.11. Lokasi penempatan termokopel dan alat ukur  tekanan
Gambar 2.1. Kulkas tipe X1
Gambar 2.2. Kulkas tipe X2
Gambar 2.3. Kulkas tipe X3
+7

Referensi

Dokumen terkait

[Transaksi Pembayaran] STAFF 8 Pembayaran 1 Pengguna 2 Supplier 3 Pelanggan 4 Barang 5 Jenis 6 Penerimaan Barang 7 Penjualan 2.4 Mengelola Transaksi Pembayaran 2.1 Mengelola

Dilakukan pengembangan pada filter angin dengan membuat pengarah laju aliran angm yang keluar dari filter agar dicapai hasil yang maksimal dengan cara memberikan

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan Riset Keperawatan yang berjudul “ Pengalaman Mahasiswa S1

1) Guru memberikan penjelasan berkaitan dengan peristiwa penting dengan media gambar. 2) Guru memberikan penjelasan tentang pengalaman yang menyenangkan dan tidak

Ruang Kantor Pejabat Eselon IV terdiri atas beberapa ruang dengan ukuran kurang lebih: Nama Pejabat Luas Ruangan (m2) Jumlah R.. Ruang Kantor staf terdiri atas

Hasil penelitian ini sesuai dengan penelitian Ezeoha (2008) yang menemukan bahwa profitability dengan leverage mempunyai pengaruh yang signifikan dan bernilai negative yang

Hasil yang diperoleh adalah dengan beberapa aspek yang digunakan sebagai studi kelayakan diperlukan pendirian perindustrian rumput laut segera dilaksanakan mengingat

Batu gunung yang bermutu baik dengan pembakaran yang sempurna, bebas dari rongga yang mengandung tanah yang dapat mempengaruhi kekuatan pasangan pondasi dan memenuhi