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
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
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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
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
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
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.
- 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.
- 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
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.
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,
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.
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
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.
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 :
- 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
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.
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
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
(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.
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).
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
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
yang berpengaruh pada perstasi kerjanya. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih
baik dari R134a, Tetapi R22 tidak ramah lingkungan sebaliknya R134a lebih
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
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
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 :
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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)
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.
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.
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
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
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
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).
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
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
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.
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
LAMPIRAN
Grafik P-h diagram untuk menentukan nilai entalpi pada tiap titik yang
telah ditentukan.
1. Menit ke 5
3. Menit ke 45
5. Menit ke 85
7. Menit ke 125
9. Menit ke 215
11. Menit ke 395