ABSTRAK
Dijaman modern seperti sekarang ini kebutuhan akan penggunaan mesin pendingin meningkat dan meluas. Mesin pendingin dapat ditemui di mana saja terutama di dalam mall, di supermarket, pada alat transportasi, di dalam warung, di hotel, di rumah sakit, dll. Showcase adalah mesin pendingin yang bisa mendinginkan minuman dengan suhu kerja antara 2°C - 10°C artinya minuman tidak sampai beku hingga kita dapat langsung meminumnya.Tujuan dari penelitian tentang showcase ini adalah: (a) Membuat mesin pendingin showcase dengan mempergunakan refrigeran R-134a dan refrigeran R502. (b) Mengetahui dan membandingkan karakteristik
showcase dengan refrigeran R134a dan refrigeran R502 yang telah dibuat (1)
Menghitung energi yang diberikan kompresor persatuan refrigeran. (2) Menghitung energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran. (3) Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor. (4) Menghitung COP ideal dan COP aktual dari mesin pendingin showcase. (5) Menghitung efisiensi mesin pendingin showcase.
Mesin yang diteliti merupakan mesin pendingin showcase dengan siklus kompresi uap. Variasi yang digunakan adalah jenis refrigeran, yaitu R134a dan R502. Penelitian pertama showcase dialiri refrigeran R134a dan diuji sebanyak 5 kali dalam 5 hari. Penelitian kedua menggunakan refrigeran R502 dan diuji sebanyak 5 kali salama 5 hari. Dengan daya kompresor sebesar 1/10 Hp, kondenor yang digunakan 6U, pipa kapiler dengan panjang 1 m diameter 0,026 inci, evaporator jenis plat.
Hasil penelitian memberikan kesimpulan. (b) Koefisien prestasi ideal (COPideal) R134a lebih unggul dibandingkan R502. Efisiensi showcase untuk R134a
ABSTRACT
Today’s moderen age the need for the use of machines increased and widespread cooling. Engine coolant can be found anywhere, especially in malls, at the supermarket, the transportation tool, in cafes, in hotels, in hospitals, etc. Showcase is a cooling machine that could cool drink with a working temperature of between 2oC-10oC means no frozen drinks so that we can directly drik. The aim of the research about this showcase is: (a) make showcase cooling machine by using R134a refrigerant and refrigerant R502. (b) knowing and comparing the characteristics showcase with refrigerant R134a and R502 have been made (1) calculate the energy supplied refrigerant compressor unity. (2) calculate the heat energy absorbed by the evaporator refrigerant mass unity (3) calculate the heat energy released refrigerant mass unity condensor. (4) COP calculate ideal and COP actual from the engine cooling showcase. (5) calculate the efficiency of refrigerantion showcase.
Machine stuied an engine cooling showcase with vapor compression cycle. Variation used is the type of refrigerant, R134a and R502. The frist study R134a refrigerant folowing showcase and tested as much as 5 time in 5 days. A second study using the refrigerant R502 and tested 5 time for 5 days. Water the power of 1/10 Hp compresor, condensor used 6U, capillary tube with a length of 1 m diameter of 0,026 inches, plate type evaporators.
Results of the study provide conclusions. (b) Ideal achievement coefficient (COPideal) R134a higher than R502. Efficient showcase for R134a is superior
i
PERBANDINGAN KARAKTERISTIK SHOWCASE DENGAN REFRIGERAN R134a DAN R502
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai gelar sarjana teknik program studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh:
FETERNUS ANDI 105214048
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
COMPARISON OF SHOWCASE CHARACTERISTICS OF R134a REFRIGERANT AND R502 REFRIGERANT
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering
By
FETERNUS ANDI 105214048
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY
PERNYATAAN KEASLIAN
KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan unfuk memperoleh gelar kesarjaninn di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta,24 Jrru2015
vii
ABSTRAK
Dijaman modern seperti sekarang ini kebutuhan akan penggunaan mesin pendingin meningkat dan meluas. Mesin pendingin dapat ditemui di mana saja terutama di dalam mall, di supermarket, pada alat transportasi, di dalam warung, di hotel, di rumah sakit, dll. Showcase adalah mesin pendingin yang bisa mendinginkan minuman dengan suhu kerja antara 2°C - 10°C artinya minuman tidak sampai beku hingga kita dapat langsung meminumnya.Tujuan dari penelitian tentang showcase ini adalah: (a) Membuat mesin pendingin showcase
dengan mempergunakan refrigeran R-134a dan refrigeran R502. (b) Mengetahui dan membandingkan karakteristik showcase dengan refrigeran R134a
dan refrigeran R502 yang telah dibuat (1) Menghitung energi yang diberikan kompresor persatuan refrigeran. (2) Menghitung energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran. (3) Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor. (4) Menghitung COP ideal dan COP aktual dari mesin pendingin showcase. (5) Menghitung efisiensi mesin pendingin
showcase.
Mesin yang diteliti merupakan mesin pendingin showcase dengan siklus kompresi uap. Variasi yang digunakan adalah jenis refrigeran, yaitu R134a dan R502. Penelitian pertama showcase dialiri refrigeran R134a dan diuji sebanyak 5 kali dalam 5 hari. Penelitian kedua menggunakan refrigeran R502 dan diuji sebanyak 5 kali salama 5 hari. Dengan daya kompresor sebesar 1/10 Hp, kondenor yang digunakan 6U, pipa kapiler dengan panjang 1 m diameter 0,026 inci, evaporator jenis plat.
Hasil penelitian memberikan kesimpulan. (b) Koefisien prestasi ideal (COPideal) R134a lebih unggul dibandingkan R502. Efisiensi showcase untuk
viii
ABSTRACT
Today’s moderen age the need for the use of machines increased and widespread cooling. Engine coolant can be found anywhere, especially in malls, at the supermarket, the transportation tool, in cafes, in hotels, in hospitals, etc. Showcase is a cooling machine that could cool drink with a working temperature of between 2oC-10oC means no frozen drinks so that we can directly drik. The aim of the research about this showcase is: (a) make showcase cooling machine by using R134a refrigerant and refrigerant R502. (b) knowing and comparing the characteristics showcase with refrigerant R134a and R502 have been made (1) calculate the energy supplied refrigerant compressor unity. (2) calculate the heat energy absorbed by the evaporator refrigerant mass unity (3) calculate the heat energy released refrigerant mass unity condensor. (4) COP calculate ideal and COP actual from the engine cooling showcase. (5) calculate the efficiency of refrigerantion showcase.
Machine stuied an engine cooling showcase with vapor compression cycle. Variation used is the type of refrigerant, R134a and R502. The frist study R134a refrigerant folowing showcase and tested as much as 5 time in 5 days. A second study using the refrigerant R502 and tested 5 time for 5 days. Water the power of 1/10 Hp compresor, condensor used 6U, capillary tube with a length of 1 m diameter of 0,026 inches, plate type evaporators.
Results of the study provide conclusions. (b) Ideal achievement coefficient (COPideal) R134a higher than R502. Efficient showcase for R134a is
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
serta limpahan rahmat-Nya, sehingga penyusunan Skripsi yang berjudul
“Perbandingan Karakteristik Showcase dengan refrigean R134a dan R502” dapat
diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan Skripsi ini banyak
mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai
pihak dan berkah dari Tuhan Yang Maha Esa, kendala-kendala yang dihadapi
tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih
kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si.,M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. PK. Purwadi, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta dan selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
3. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan menyelesaikan
penulisan Skripsi ini.
4. Teman-teman sekelompok Program Studi Teknik Mesin yang telah banyak
memberikan masukan kepada penulis baik selama dalam mengikuti
perkuliahan maupun dalam penulisan Skripsi ini.
5. Fransiskus Muis dan Maria Baq Bong selaku orang tua, yang sangat banyak
memberikan bantuan moril, material, arahan, dan selalu mendoakan
x
6. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu yang telah
membantu dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini
masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan
masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.
Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.
Terima kasih.
Yogyakarta, 24 Juni 2015
xi
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi
ABSTRAK ABSTRACT ... ... vii viii KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 4
xii
2.2 Showcase ... 5
2.2.1 Bagian Utama Showcase ... 5
2.2.2 Sistem Kompresi Uap Pada Mesin Pendinginn ... 12
2.2.3 Siklus Kompresi Uap ... 12
2.2.4 Perhitungan Karakteristik Showcase ... 16
2.3 Tinjauan Pustaka ... 18
BAB III PEMBUATAN ALAT ... 20
3.1 Persiapan Pembuatan Showcase 3.1.1 Komponen Utama Pembuatan Showcase ... ... 20 20 3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase ... 24
3.2 Pembuatan Showcase ... 31
3.2.1 Proses Pembuatan Showcase ... 31
BAB IV METODE PENELITIAN ... 37
4.1 Mesin yang diteliti ... 37
4.2 Alur Penelitian pada mesin pendingin Showcase ... 38
4.3 Skematik alat penelitian ... 39
4.4 Alat Batu Penelitian 4.5 Variasi peenelitian ... ... 40 43 4.6 Cara Mendapatkan Data ... 43
xiii
4.7 Cara mengolah data dan melakukan
Pembahasan
... 44
4.8 Cara mendapatkan kesimpulan ... 45
BAB V HASIL PENELIIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 47
5.1 Hasil Penelitian ... 46
5.2 Perhitungan ... 53
5.3 Pembahasan ... 65
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 73
6.1 Kesimpulan ... 73
6.2 Saran ... 74
DAFTAR PUSTAKA ... 75
xiv
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 5.1.a
Tabel 5.1.b
Nilai tekanan masuk dan keluar kompresor
R134a Dan R502
Nilai tekanan masuk dan keluar kompresor
R134a Dan R502
... ... 46 47 Tabel 5.2.a Tabel 5.2.b
Nilai Suhu kerja masuk kompresor dan keluar
kondensor R134a dan R502 dalam satuan oC Nilai Suhu kerja masuk kompresor dan keluar
kondensor R134a dan R502 dalam satuan oF
... ... 48 49 Tabel 5.3.a Tabel 5.3.b
Nilai suhu kerja Evaporator dan kondensor
R134a dan R502 satuan oF
Nilai suhu kerja Evaporator dan kondensor
R134a dan R502 satuan oC
...
...
50
51
Tabel 5.4 Nilai entalpi pada siklus kompresi uap ... 52
Tabel 5.5 Nilai kerja kompresor (Win) ... 53
Tabel 5.6 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang
diserap evaporator (Qin)
... 55
Tabel 5.7
Tabel 5.8
Tabel 5.9
Tabel 5.10
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang di
lepas kondensor (Qout)
Koefisien prestasi ideal (COPideal)
Koefisien prestasi ideal (COPaktual)
Efisiensi Showcase η
xv
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Showcase ... 6
Gambar 2.2 Refrigeran jenis R134a dan R502 ... 8
Gambar 2.3 Kompresor Hermatik ... 9
Gambar 2.4 Evaporator ... 9
Gambar 2.5 Kondensor U, dengan 6U ... 10
Gambar 2.6 Filter ... 11
Gambar 2.7 Pipa Kapiler ... 12
Gambar 2.8 Skematik mesin pendingin ... 13
Gambar 2.9 siklus kompresi uap pada diagram P-h ... 13
Gambar 2.10 siklus kompresi uap pada diagram T-s ... 14
Gambar 3.1 Kompresor Hermatik ... 20
Gambar 3.2 Kondensor 6U ... 21
Gambar 3.3 Pipa kapiler ... 22
Gambar 3.4 Evaporator ... 22
Gambar 3.5 Filter ... 23
Gambar 3.6 Refrigeran ... 24
Gambar 3.7 Aluminium hollow segi empat ... 24
xvi
Gambar 3.11 Pelebar pipa ... 26
Gambar 3.12 Manipold gaug ... 27
Gambar 3.13 Alat las tembaga ... 27
Gambar 3.14 Bahan las dan borak ... 28
Gambar 3.15 Pentil ... 28
Gambar 3.16 Metil ... 29
Gambar 3.17 Thermostat ... 29
Gambar 3.18 Alat ukur termo kopel dan APPA ... 30
Gambar 3.19 Pumpa vakum ... 30
Gambar 3.20 Kerangka showcase ... 31
Gambar 3.21 Proses pengelasan kompresor dengan kondensor ... 32
Gambar 3.22 Proses pengelasan kondensor dengan filter ... 33
Gambar 3.23 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler ... 33
Gambar 3.24 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator ... 34
Gambar 3.25 Proses pengelasan evaporator dengan kompresor ... 34
Gambar 3.26 Pengisian metil ... 35
Gambar 3.27 Proses pempakuman ... 35
Gambar 3.28 Proses pengisian refrigeran R134a dan R502 ... 36
Gambar 3.29 Proses uji coba showcase ... 36
xvii
Gambar 4.2 Alur penelitian ... 38
Gambar 4.3 Skematik mesin pendingin showcase ... 39
Gambar 4.4 Stopwatch ... 40
Gambar 4.5 Termokopel dan APPA ... 40
Gambar 4.6 Pressuree gauge ... 41
Gambar 4.7 Kabel rol ... 41
Gambar 4.8 Botol minuman ... 42
Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3 Gambar 5.4 Gambar 5.5 Gambar 5.6 Gambar 5.7 Gambar 5.8 Diagram p-h
Cara mendapatkan h1, h2, h3, h4 suhu kerja
evaporator dan suhu kerja kondensor pada
Diagram P-h
Kerja yang dilakukan kompresor dengan R134a
Kerja yang dilakukan kompresor dengan R502
Energi yang diserap evaporator dengan R134a
Energi yang diserap evaporator dengan R502
Energi kalor yang dilepas kondensor dengan
R134a
Energi kalor yang dilepas kondensor dengan
R502
Koepisien prestasi ideal showcase dengan
R134a
Koepisien prestasi ideal showcase dengan R502
xviii Gambar 5.9 Gambar 5.10 Gambar 5.11 Gambar 5.12 Gambar 5.13 Gambar 5.14 Gambar 5.15 Gambar 5.16 Gambar 5.17 Gambar 5.18
Koepisien prestasi aktual showcase dengan
R134a
Koepisien prestasi aktual showcase dengan
R502
Efisiensi showcase dengan R134a
Efisiensi showcase dengan R502
Kerja kompresor R134a dan R502
Energi kalor yang diserap evaporator R134a
dan R502
Energi kalor yang dilepas kondensor R134 dan
R502
COPideal R134a Dan R502
COPaktual R134a dan R502
Efisiensi showcase R134a dan R502
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dijaman modern seperti sekarang ini kebutuhan akan penggunaan mesin
pendingin meningkat dan meluas. Mesin pendingin dapat ditemui di mana saja
terutama di dalam mall, di supermarket, pada alat transportasi, di dalam warung,
di hotel, di rumah sakit, dll. Mesin pendingin terbagi atas berbagai macam jenis
dilihat dari kegunaannya. Ada yang digunakan untuk membekukan, mendinginkan
dan ada yang digunakan untuk pengondisian udara. Contoh mesin pendingin yang
digunakan untuk membekukan adalah freezer dan ice maker. Digunakan untuk
mendinginkan dan membekukan : kulkas 1 pintu, 2 pintu, digunakan untuk
mendinginkan : showcase dan chiller, digunakan untuk pengkondisian. AC split,
AC window. Showcase di pergunakan untuk mendinginkan minuman dan
makanan seperti minuman kaleng, minuman berenergi dan soft drink dan
minuman kemasan yang lain, sedangkan makanan yang didinginkan seperti roti
atau kue. Showcase sering dijumpai di warung, kantin sekolah, mall, supermarket,
alat trasportasi, hotel dll. Dengan latar belakang tersebut, penulis berkeinginan
untuk mempelajari, memahami, serta mengenal unjuk kerja dari showcase. Cara
yang dilakukan adalah membuat serta meneliti mesin pendingin showcase yang
dibuat, dan melakukan penelitian karakteristik mesin showcasenya dengan
melakukan juga variasi terhadap refrigerannya yaitu dengan refrigeran R134a dan
R502. Dimana kita ketahui mesin pendingin showcase bekerja pada suhu 2˚C –
1.2. Perumusan Masalah
Showcase yang dijual di pasaran tidak terdapat informasi mengenai
COP dan efisiensi mesin padahal informasi tersebut sarat penting bagi konsumen
untuk memilih showcase mana yang sesuai dengan keinginannya. Berapakah nilai
COP dan efisiensi showcase dengan mempergunakan refrigeran R134a dan R502.
Oleh karna itu perlu dilakukan penelitian tentang showcase dan karakteristik
showcase.
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
a. Membuat showcase dengan mempergunakan siklus kompresi uap yang
dipergunakan untuk mendinginkan minuman dengan mempergunakan
refrigeran R134a dan R502.
b. Mengetahui karakteristik showcase yang dibuat :
- Menghitung kerja kompresor (Win) persatuan massa refrigeran
- Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Qout) persatuan massa
refrigeran
- Menghitung kalor yang diserap evaporator (Qin) persatuan massa
refrigeran
- Menghitung COPaktual dan COPideal showcase
- Menghitung efisiensi showcase
1.4. Batasan Masalah
a. Komponent showcase terdiri dari kompresor, kondensor, evaporator, pipa
kapiler dan filter.
b. Daya kompresor yang dipergunakan sebesar 1/10 PK.
c. Refrigeran yang digunakan pada showcase adalah R134a dan R502.
d. Panjang pipa kapiler yang digunakan 1 m, diameter 0,026 inchi , dan terbuat
dari tembaga.
e. Kondensor yang digunakan 6U
f. Evaporator yang digunakan adalah evaporator plat dengan ukuran panjang 42
cm dan lebar 30 cm
g. Ukuran ruang pendingin : 20 cm x 33 cm x 45 cm
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan pada mesin
pendingin showcase ini adalah :
a. Hasil penelitian dapat menjadi bahan referensi bagi peneliti lain yang akan
melakukan penelitian tentang showcase.
b. Dapat memberikan gagasan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang
4
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Mesin Pendingin Showcase
Showcase adalah alat yang digunakan untuk mendinginkan minuman dan
makanan. Dalam bekerjanya showcase umumnya menggunakan siklus kompresi
uap. Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa proses, yaitu proses kompresi,
proses kondensasi, proses penurunan tekanan (proses isentalpi), dan proses
penguapan. Mesin pendingin terdiri dari beberapa jenis seperti : Showcase, chiller,
AC, Kulkas 1 pintu, Kulkas 2 pintu dan Ice maker.
Mesin pendingin tersusun atas beberapa komponen utama. Komponen utama
showcase meliputi kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler.
Sedangkan komponen tambahan meliputi filter dan termostat. Fluida kerja yang di
pergunakan dalam siklus kompresi uap di namakan daya refrigeran. Bila aliran
listrik diberikan pada kompresor maka kompresor akan dapat bekerja. Kompresor
akan menghisap refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah melalui saluran
hisap. Kompresor akan memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap/gas
superheated bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Gas kemudian mengalir
memasuki kondensor. Gas superheated bertekanan tinggi tersebut di dalam
kondensor akan didinginkan oleh udara di luar mesin pendingin. Kalor berpindah
dari kondensor ke udara sekelilingnya sehingga suhunya turun mencapai suhu
kondensasi (pengembunan) dan wujudnya berubah menjadi cair. Refrigeran yang
bertekanan tinggi tersebut selanjutnya akan mengalami proses pendinginan lanjut
kapiler yang berdiameter kecil dan panjang sehingga tekanan refrigeran akan
turun akibat tekanan turun, suhu refrigeran juga mengalami penurunan. Dari pipa
kapiler, refrigeran yang sudah bertekanan rendah ini
kemudian memasuki ruang evaporator. Di dalam evaporator, refrigeran berubah
wujud dari cair menjadi gas (mendidih). Proses pendidihan dapat berlangsung
karena evaporator mengambil kalor dari lingkungan di sekeliling evaporator,
sehingga ruangan di sekitar evaporator menjadi dingin. Setelah mendidih dan
berubah menjadi gas, refrigeran kembali dihisap oleh kompresor dan siklus
berulang kembali dari awal.
2.2 Showcase
2.2.1. Bagian Utama Showcase
Showcase merupakan mesin pendingin yang dipergunakan untuk
mendinginkan minuman kemasan seperti : soft drink, minuman kaleng, minuman
botol, yang dapat dijumpai di tempat-tempat perbelanjaan, stasiun, kantin
sekolah, serta di tempat yang ramai dikunjungi orang. Gambar 2.1
memperlihatkan contoh dari showcase yang dipergunakan untuk mendinginkan
minuman kemasan botol dan kaleng (Gambar 2.1 a dan c) showcase yang
dipergunakan untuk mendinginkan minuman botol, kaleng, buah-buahan,
a. b.
c.
Gambar 2.1 Showcase
Showcase tersusun atas beberapa komponen utama : refrigeran, kompresor,
evaporator, kondensor dan pipa kapiler. Komponen tambahan terdiri dari filter
a.Bahan Mesin Pendingin (Refrigeran)
Fluida kerja yang dipergunakan dalam mesin pendingin disebut refrigeran.
Refrigeran berfungsi untuk mengambil panas dari ruang pendingin melalui
evaporator dan membuangnya dalam kondensor. Pada saat dipergunakan,
refrigeran akan berubah – ubah fase, dari fase gas ke fase cair atau sebaliknya.
Terdapat berbagai jenis refrigeran yang dapat digunakan dalam sistem
kompresi uap. Suhu kerja evaporator dan kondensor menentukan dalam pemilihan
refrigeran. Pada penelitian ini refrigeran yang digunakan adalah jenis R134a dan
R502. Beberapa syarat refrigeran yang aman untuk digunakan pada mesin
pendingin untuk keperluan proses pendinginan yaitu :
Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
Ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon
Tidak memberikan efek pemanasan global.
Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak
pelumas dan sebagainya.
Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada system
pendingin.
Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
Umur hidup di udara pendek
Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana
Gambar 2.2 Refrigeran jenis R134a dan R502
b. Kompresor
Kompresor berfungsi untuk mensirkulasikan bahan pendingin refrigeran
keseluruh bagian mesin pendingin dengan cara menaikan tekanan refrigeran.
Akibat kenaikan tekanan, suhu refrigeran juga ikut naik. Kompresor yang sering
digunakan pada mesin pendingin adalah jenis kompresor Hermetik (Hermetic
Compressor). Kompresor ini digerakan langsung oleh motor listrik dengan
komponen mekanik yang berada dalam satu wadah tertutup. Posisi porosnya bisa
vertikal maupun horizontal. Ada beberapa keuntungan dan kerugian, dalam
mempergunakan kompresor hermetik :
Keuntungannya adalah :
Bentuknya kecil dan harganya murah.
Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran
refrigeran.
Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga suaranya lebih tenang dan
getarannya kecil.
Bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum
rumah kompresor dipotong
Minyak pelumas yang berada di dalam kompresor hermetik susah diperiksa.
Gambar 2.3 Kompresor Hermetik
c. Evaporator
Evaporator merupakan salah satu komponen utama dari mesin pendinginan,
yang di dalamnya mengalir refrigeran yang berfungsi untuk menyerap panas dari
produk yang didinginkan. Kalor yang dihisap evaporator dipergunakan untuk
merubah fase refrigeran dari cair menjadi gas. Produk yang didinginkan meliputi
bahan makanan/minuman yang diletakan di ruang pendingin. Evaporator jenis
plate sering dipakai untuk proses pendinginan makanan ataupun minuman. Bahan
pipa evaporator yang terbaik adalah logam, karena logam berfungsi sebagai
konduktor. Pada umumnya terbuat dari bahan tembaga atau alumunium. Tembaga
dan kuningan dapat digunakan untuk semua refrigeran.
d. Kondensor
Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menurunkan suhu dari gas
panas lanjut ke gas jenuh, merubah fase refrigeran dari fase gas jenuh menjadi cair
jenuh dan menurunkan suhu dari cair jenuh ke cair lanjut. Pada saat terjadinya
penurunan suhu dan perubahan fase, panas dikeluarkan kondensor ke udara
melalui rusuk-rusuk kondensor. Sebagai akibat dari kehilangan panas, kondisi
refrigeran berubah dari gas panas lanjut ke gas jenuh kemudian berubah fase
menjadi cair dan terakhir mengalami penurunan suhu menjadi cair lanjut. Pada
saat perubahan dari gas panas lanjut ke gas jenuh, suhu refrigeran mengalami
penurunan dan pada saat perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh, suhu
refrigeran tetap. Proses perubahan kondisi yang berlangsung di kondensor
berjalan pada tekanan yang tetap. Kondensor yang umum digunakan pada mesin
pendingin kapasitas kecil, adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, dengan
[image:30.595.103.511.310.684.2]bentuk lintasan U.
e. Filter
Filter (saringan) berfungsi untuk menyaring kotoran yang terbawa aliran
refrigeran selama bersirkulasi. Filter dipasang pada posisi sebelum pipa kapiler,
diharapkan kotoran tidak masuk ke dalam pipa kapiler. Dengan kondisi yang
bersih, kemungkinan pipa kapiler tersumbat menjadi kecil. Sehingga kotoran tidak
masuk ke dalam kompresor dan pipa kapiler. Bentuk filter berupa tabung kecil
dengan diameter antara 10-20 mm, sedangkan panjangnya sekitar 8-15 mm, di
[image:31.595.102.505.261.557.2]dalam tabung tersebut terdapat penyaring atau filter.
Gambar 2.6. Filter
f. Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan. Pipa kapiler merupakan
pipa dengan ukuran diameter kecil, 0,026 inci. Dengan diameter kecil, hambatan
yang terjadi saat refrigeran mengalir di daqlam pipa akan menjadi sangat besar
yang menyebabkan tekanan refrigeran turun. Akibat tekanan turun,suhu refrigeran
juga akan turun dan dapat mencapai suhu kerja evaporator. Beberapa keuntungan
Gambar 2.7 Pipa Kapiler
2.2.2. Sistem Kompresi Uap Pada Mesin Pendingin
Sistem refrigerasi uap atau kompresi uap merupakan jenis siklus dari mesin
pendingin yang sering digunakan saat ini. Mesin ini terdiri dari empat komponen
utama yaitu kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator, dan komponen
tambahan berupa filter. Dalam siklus ini uap refrigeran bertekanan rendah akan
ditekan oleh kompresor menjadi bertekanan tinggi, dan kemudian uap refrigeran
bertekanan tinggi diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam
kondensor. Kemudian cairan refrigeran bertekanan tinggi tersebut diturunkan
melalui pipa kapiler agar menjadi campuran cairan dan gas refrigeran bertekanan
rendah. Refrigeran tersebut kemudian menguap kembali di dalam evaporator
menjadi uap refrigeran tekanan rendah. Gas keluar dari kompresor akan di
kompresi ulang oleh kompresor dan siklus kembali lagi dari awal.
2.2.3. Siklus Kompresi Uap
Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap tersaji pada Gambar 2.8.
Siklus kompresi uap pada diagram P-h tersaji pada Gambar 2.9, dan pada diagram
Gambar 2.8 Skematik Showcase
Gambar 2.10 Siklus kompresi uap pada diagram T-s
Proses kompresi uap pada diagram P-h dan T-s meliputi proses : kompresi,
penurunan suhu, pengembunan pendinginan lanjut, proses penurunan tekanan,
proses penguapan dan pemanasan lanjut.
Proses (1-2) adalah proses kompresi yang berlangsung pada entropi yang
tetap (atau berlangsung pada proses isentropis atau pada nilai s konstan).
Kondisi awal refrigeran pada saat masuk di kompresor adalah gas panas
lanjut bertekanan rendah, setelah dikompresi refrigeran menjadi gas panas
lanjut bertekanan tinggi.
Proses (2-2a) merupakan penurunan suhu dari gas panas lanjut menjadi gas
jenuh. Proses ini berlangsung di awal kondensor. Refrigeran yang bertekanan
dan bertemperatur tinggi yang keluar dari kompresor kemudian membuang
panas sehingga refrigeran berubah fase dari gas panas lanjut menjadi gas
jenuh.
Pada proses (2a-3a) merupakan proses pembuangan kalor ke lingkungan di
(isotermis dan isobar). Di kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran
dengan udara, kalor berpindah dari refrigeran ke udara yang ada di sekitar
kondensor sehingga refrigeran mengembun dari gas jenuh atau berubah fase
menjadi cair jenuh.
Pada proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut. Terjadi pelepasan
kalor sehingga suhu refrigeran cair yang keluar dari kondensor bersuhu lebih
rendah dari suhu pengembunan dan berada pada keadaan cair lanjut. Proses
pendinginan lanjut di tujukan agar refrigeran sebelum masuk pipa kapiler,
keadaanya benar – benar sudah cair.
Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan berlangsung pada entalpi
yang tetap. Kondisi refrigeran berubah bentuk dari fase cair lanjut menjadi
fase campuran antara cair dan gas. Akibat penurunan tekanan, suhu refrigeran
juga mengalami penurunan, sampai mencapai suhu kerja evaperator.
Proses (4-1a) merupakan proses penguapan. Pada proses ini terjadi perubahan
fase dari cair menjadi gas. Kalor yang dipergunakan untuk merubah fase
diambil dari lingkungan sekitar evaporator. Proses berjalan pada tekanan
yang tetap dan suhu yang sama. Suhu evaporator lebih rendah dari suhu
lingkungan di sekitar evaporator.
Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut. Pada proses ini temperatur
refrigeran mengalami kenaikan (superheated). Walaupun temperatur uap
refrigeran naik, tetapi tekanan refrigeran tidak berubah. Sebenarnya ada
Tujuan proses pemanas lanjut di maksudkan agar ketika masuk kompresor
kondisi refrigeran benar – benar dalam keadaan gas.
2.2.4. Perhitungan Karakteristik Showcase
[image:36.595.101.510.245.589.2]Dengan melihat siklus kompresi uap pada diagram P-h yang tersaji pada
Gambar 2.9, maka dapat dihitung besarnya : (a) kerja kompresor per satuan massa
(b) kalor yang dilepas kondensor per satuan massa (c) kalor yang diserap
evaporator per satuan massa (d) COP mesin showcase, dan (e) efisiensi mesin
showcase.
a.Kerja kompresor persatuan massa ( Win ).
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar mesin
showcase dapat bekerja dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) :
Win = h2-h1 (2.1)
pada Persamaan (2.1) :
Win : kerja yang dilakukan kompresor, (Btu/lb)
h2 : enthalpi refrigeran keluar dari kompresor, (Btu/lb)
h1 : enthalpi refrigeran masuk ke kompresor, (Btu/lb)
b.Kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa ( Qout ).
Besar kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.2):
Qout = h2-h3 (2.2)
pada Persamaan (2.2) :
Qout : energi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran, (Btu/lb)
h3 : enthalpi refrigeran keluar dari kondensor, (Btu/lb)
c.Kalor yang diserap evaporator persatuan massa ( Qin ).
Besar kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.3) :
Qin = h1-h4 = h1-h3 (2.3)
pada Persamaan (2.3) :
Qin : energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran, (Btu/lb)
h1 : enthalpi refrigeran keluar evaporator (Btu/lb)
h4 : enthalpi refrigeran masuk evaporator (Btu/lb)
d.COP aktual mesin pendingin.
COP aktual (Coefficient Of Performance) mesin pendingin adalah
perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang
diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin pendingin dapat
dihitung dengan Persamaan (2.4):
COPaktual = = (2.4)
pada Persamaan (2.4) :
Qin : Kalor yang diserap evaporator persatuan massa, Btu/lb
e.COP ideal mesin pendingin
COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin,
dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :
COPideal = ( 273,15+Te ) / (Tc – Te ) (2.5)
pada Persamaan (2.5) :
COPideal : koefisien prestasi maksimum showcase
Te : suhu evaporator, K
Tc : suhu kondensor, K
f. Efisiensi mesin pendingin
Efisiensi mesin pendingin ( η ) dapat dihitung dengan Persamaan (2.6) :
η = x 100% (2.6)
pada Persamaan (2.6) :
η : efisiensi mesin pendingin
COPaktual : koefisien prestasi showcase
COPideal : koefisien prestasi maksimum showcase
2.3 Tinjauan Pustaka
Indriyanto (2013) telah melakukan penelitian terhadap mesin kulkas
dengan panjang pipa kapiler 175 cm untuk mengetahui karakteristik dari mesin
kulkas. Karakteristik tersebut meliputi : kerja kompresor kulkas, kalor yang
diserap evaporator, kalor yang di lepas kondensor, dan COP kulkas penelitian
memberikan hasil. Rata-rata COP kulkas sebesar 2,20.
Leo (2013) telah melakukan penelitian tentang mesin pendingin air dengan
mesin pendingin. Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai (a)
refrijeran yang digunakan R134a (b) menggunakan motor penggerak kompresor
berkapasitas 1/8 PK. Dari hasil penelitian didapatkan koefisien prestasi mesin
pendingin sebesar 5,1.
Willis (2013) telah melakukan penelitian tentang penggunaan refrijeran
R22 dan R134a pada mesin pendingin. Penelitian bertujuan: (a) membandingkan
potensi kerja refrijeran R22 yang dibandingkan dengan refrijeran R134a (b)
membahas refrijeran yang lebih ramah lingkungan antara R22 dengan R134a.
Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut: (a) refrijeran
yang digunakan R22 dan R134a (b) menggunakan motor penggerak kompresor
berkapasitas 2HP. Dari hasil penelitian didapatkan: (a) refrijeran R22 dari segi
prestasi kerjanya lebih baik dari R134a, tetapi tidak ramah lingkungan (b)
refrijeran R134a lebih ramah lingkungan, tetapi presatasi kerjanya lebih rendah
20
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1 Persiapan Pembuatan Showcase
3.1.1 Komponen Utama Showcase
Komponen yang dipergunakan pada pembuatan showcase adalah :
kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter, refrigeran R134a, dan
refrigeran R 502.
a. Kompresor
Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran dan
mensirkulasikan refrigeran di dalam mesin showcase. Kompresor yang digunakan
[image:40.595.100.514.220.599.2]dalam pembuatan showcase adalah :
Gambar 3.1 Kompresor Hermetik
Jenis kompresor : Hermetik
Seri kompressor : BES 3011H
Voltase : 220 V
Arus : 0,7 A
b. Kondensor
Kondensor berfungsi untuk menurunkan suhu refrigeran dari gas panas lanjut
ke gas jenuh, merubah fase refrigeran dari fase gas menjadi cair, dan melakukan
proses pendinginan lanjut.
Gambar 3.2 Kondensor 6U
Panjang pipa : 6 m
Diameter pipa : 0,47 cm
Bahan pipa : Besi
Bahan sirip : Baja
Diameter sirip : 2 mm
jarak antar sirip : 5 mm
Jumlah sirip : 110 buah
c. Pipa kapiler
Pipa kapiler digunakan untuk menurunkan tekanan, dari tekanan tinggi ke
tekanan rendah.
Gambar 3.3 Pipa kapiler
Bahan pipa kapiler : Tembaga
Panjang pipa kapiler : 100 cm
Diameter pipa kapiler : 0,026 inchi
d. Evaporator
Evaporator digunakan untuk menguapkan refrigeran, yaitu untuk merubah fase
dari cair menjadi gas.
Bahan pipa evaporator : Tembaga
Diameter pipa evaporator : 0,47 cm
Panjang dan lebar : 42 cm x 30 cm
Bahan plat evaporator : Alumunium
e. Filter
Filter merupakan alat yang digunakan untuk menyaring kotoran.
Gambar 3.5 Filter
Bahan : Tembaga
Panjang filter : 9 cm
Diameter besar : 0,05 inchi
Diameter kecil : 0,023 inchi
a. Refrigeran R134a dan R502
Refrigeran R134a dan R502 digunakan sebagai fluida kerja showcase yang
dibuat. Dalam penelitian ini dipergunakan refrigeran R134a dan R502 karena
Gambar 3.6 Refrigeran R134a dan R502
3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase
a. Alumunium hollow segi empat
Alumunium hollow segi empat memiliki fungsi sebagai kerangka dasar
dalam pembuatan mesin pendingin showcase, tahan karat dan lebih ringan dari
pada besi.
b. Akrilik
Akrilik digunakan karena memiliki warna yang transparan, tahan terhadap
suhu rendah dan memiliki resiko pecah lebih kecil dibanding kaca. Memiliki
[image:45.595.99.505.213.712.2]fungsi sebagai tempat meletakan evaporator.
Gambar 3.8 Akrilik
c. Sterofom
Sterofom mempunyai fungsi sebagai tempat diletakkan evaporator agar
evaporator dapat tertutup rapat.
d. Tube cutter (Pemotong pipa)
Yaitu merupakan alat pemotong pipa tembaga, agar hasil potongan bisa rata.
Selain itu pemotongan pipa lebih mudah dilakukan dengan menggunakan tube
cutter dan kerusakan yang di hasilkan akibat pemotongan sangat kecil.
Gambar 3.10 Tube cutter
a. Tube expander (Pelebar pipa)
Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan atau melebarkan pada ujung
pipa tembaga agar dapat disambungkan dengan pipa yang lain.
b. Manifold gauge
Manifold gauge merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan
refrigeran dalam sistem pendinginan, baik dalam saat pengisian refrigeran
maupun pada saat showcase beroperasi/dihidupkan.
Gambar 3.12 Manifold gauge
c. Alat las tembaga
Yaitu alat yang digunakan pada proses pengelasan, dan juga dibutuhkan pada
proses menambal, menyambung, atau melepaskan sambungan pipa tembaga pada
sistem pendinginan showcase.
d. Bahan las
Bahan las yang digunakan dalam penyambungan pipa kapiler menggunakan
bahan tambah perak tembaga dan borak.
Gambar 3.14 Bahan las dan borak
e. Pentil
Merupakan alat yang digunakan untuk mengisi gas / tempat masuknya
refrigeran, yang digunakan pada saat pengisian metil dan juga merupakan tempat
terjadinya proses pemvakuman.
f. Metil
Metil merupakan cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran
pipa kapiler. Penggunaan metil dalam pembersihan saluran pipa kapiler ini
sebanyak satu tutup botol metil.
Gambar 3.16 Metil
g. Thermostat
Thermostat adalah alat yang digunakan untuk mengatur suhu evaporator pada
suhu 11-1,5°C. Penggunaan thermostat pada showcase ini yaitu jika suhu yang
diinginkan telah tercapai, maka kompresor akan mati secara otomatis.
h. Alat ukur APPA dan termokopel
Termokopel yaitu sebuah kabel penyambung alat ukur dari APPA yang
berfungsi untuk mengukur suhu pada mesin pendingin showcase, yaitu mengukur
suhu masuk kondensor, keluar kondensor, masuk evaporator, keluar evaporator,
masuk kompresor, dan keluar kompresor.
(a) Termokopel (b) APPA
Gambar 3.18 Alat ukur (a) Termokopel, (b) APPA
i. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran. Sistem
pendinginan dapat menghilangkan udara dan gas yang tidak terkondensasi secara
baik. Hal ini dilakukan agar tidak menggangu sistem refrigerasi.
3.2 Pembuatan Showcase
3.2.1 Proses Pembuatan Showcase
Langkah-Langkah pembuatan mesin pendingin showcase dapat diketahui
sebagai berikut ini:
a. Mempersiapkan semua komponen utama mesin pendingin showcase seperti
kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler, filter, refrigeran R-134a, dan
R502 sebagai refrigeran pengganti setelah R-134a, serta komponen pendukung
pembuatan showcase seperti alat pemotong pipa, alat pembengkok pipa, pompa
vakum, alat las, manifold gauge, dan alat-alat lain yang digunakan dalam
pembuatan mesin pendingin showcase.
b. Proses pembuatan rangka mesin pendingin showcase, pada proses ini
memerlukan alat sebagai berikut alat pemotong alumunium untuk memotong
sesuai ukuran yang telah ditentukan, dan paku keling untuk menyambungkan
antara alumunium yang telah dipotong.
c. Proses penyambungan dengan las antara kompresor dengan kondensor, dalam
proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara kompresor
dengan kondensor. Dalam proses penyambungan terdapat perbedaan material
yang akan disambung pipa output kondensor terbuat dari besi sedangkan pipa
penghubung terbuat dari tembaga. Proses penyambungan komponen ini
membutuhkan bahan bantu borak yang berfungsi sebagai bahan tambahan
dalam proses pengelasan karena perbedaan karakteristik material dan agar pipa
saluran keluar kompresor dan pipa saluran masuk kondensor tersambung
dengan baik dan tidak bocor. Bahan yang digunakan pada proses pengelasan
atau penyambungan ini menggunakan bahan perak dan kuningan.
Gambar 3.21 Proses pengelasan kompresor dengan kondensor
d. Proses penyambungan dengan las antara kondensor dengan input filter, dalam
proses diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara pipa output
kondensor dengan input filter. Proses penyambungan menggunakan las yang
menggunakan bahan perak dan kuningan. Diperlukan borak sebagai perekat
dalam proses pengelasan karena terdapat perbedaan material antara kondensor
dengan filter. Alat bantu yang diperlukan adalah tang yang mempunyai fungsi
Gambar 3.22 Proses pengelasan kondensor dengan filter
e. Proses penyambungan dengan las antara filter dengan pipa kapiler, dalam
proses pengelasan diperlukan alat las yang mempunyai fungsi untuk
menyambung output filter dengan pipa kapiler. Proses penyambungan
menggunakan alat las dengan bahan perak dan kuningan sebagai
penyambungannya. Tang adalah alat bantu yang mempunyai fungsi sebagai
penahan pada saaat proses pengelasan dilakukan.
Gambar 3.23 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler
f. Proses penyambungan dengan las antara pipa kapiler dengan evaporator, dalam
proses pengelasan alat las yang berfungsi untuk menyambung saluran keluar
menggunakan las dengan bahan perak dan kuningan. Tang mempunyai fungsi
menahan pada saat proses pengelasan dan juga memipihkan diameter pipa
saluran masuk evaporator supaya pipa kapiler dapat tersambung dengan baik.
Gambar 3.24 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator
g. Proses penyambungan dengan las antara evaporator dengan kompresor, dalam
proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai pipa penghubung evaporator
dengan kompresor. Proses penyambungan komponen tersebut menggunakan
alat las dengan bahan kuningan dan perak.
Gambar 3.25 Proses pengelasan evaporator dengan kompresor
h. Proses pengisian metil, dalam proses ini metil mempunyai fungsi untuk
membersihkan saluran pipa-pipa pada showcase yang sudah jadi dan sebagai
Gambar 3.26 Pengisian metil
i. Proses pemvakuman showcase, dalam proses pemvakuman diperlukan pompa
vakum yang mempunyai fungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Proses ini
bertujuan untuk mengeluarkan udara-udara yang masih terjebak dalam
saluran-saluran pipa di showcase agar siklus dalam showcase dapat bekerja dengan
baik.
Gambar 3.27 Proses pemvakuman
j. Proses pengisian refrigeran R134a dan R502, dalam proses ini diperlukan
refrigeran R134a dan R502 sebagai fluida kerja showcase. Tekanan refrigeran
yang akan dimasukan dalam siklus showcase harus sesuai dengan standar kerja
Gambar 3.28 Proses pengisian refrigeran R134a dan R502
k. Proses uji coba showcase setelah semua alat terpasang dengan baik hubungkan
kabel kompresor ke aliran listrik yang stabil maka kompresor akan hidup dan
bekerja dengan cara memompakan refrigeran keseluruh komponen mesin
showcase secara konstan.
37
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Mesin yang diteliti
Mesin yang diteliti merupakan mesin pendingin showcase dengan siklus
kompresi uap. (Gambar 4.1a dan Gambar 4.1b) Proses pendinginan dalam
showcase dilakukan dengan cara benda uji kontak langsung dengan evaporator.
(a) (b)
[image:57.595.99.498.237.639.2]4.2 Alur penelitian pada mesin pendingin showcase
Dalam penelitian showcase mengikuti dalam seperti tersaji pada gambar
[image:58.595.99.505.185.683.2]4.2.
4.3 Skematik alat penelitian
Gambar 4.3 menyajikan skematik dari mesin pendingin showcase yang
diteliti. Dalam skematik ini ditentukan posisi titik-titik yang dipasangi termokopel
dan alat ukur tekanan dari showcase dengan siklus kompresi uap yang sudah
[image:59.595.102.500.210.714.2]dirangkai.
Gambar 4.3 Skematik mesin pendingin showcase
Keterangan untuk Gambar 4.3:
Titik 1 : Posisi termokopel sebelum masuk kompresor
Titik 3 : Posisi termokopel sebelum masuk pipa kapiler
Titik A : Posisi alat ukur tekanan refrigeran sebelum masuk
kompresor (P1)
Titik B : Posisi alat ukur tekanan refrigeran setelah keluar
4.4 Alat bantu penelitian
Proses penelitian showcase membutuhkan alat-alat yang dipergunakan
untuk mengambil data-data penelitian. Alat-alat bantu tersebut adalah:
a. Stopwatch
Stopwatch berfungsi sebagai alat yang digunakan untuk mengukur
[image:60.595.103.509.262.711.2]lamanya pengambilan data dalam pengujian mesin pendingin showcase.
Gambar 4.4 Stopwatch
b. Termokopel dan APPA
Termokopel adalah sensor suhu yang digunakan untuk mengubah
perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase), APPA
berfungsi sebagai alat yang memperlihatkan nilai suhu yang diukur.
(a) Termokopel (b) APPA
c. Pressure gauge (pengukur tekanan)
Pressure gauge mempunyai fungsi untuk mengetahui nilai tekanan
refrigeran. Pressure gauge berwarna merah untuk mengukur tekanan tinggi
sedangkan yang berwarna biru untuk tekanan rendah.
Gambar 4.6 Pressure gauge
d. Kabel roll
Kabel roll berfungsi untuk membagi daya listrik ke mesin pendingin
[image:61.595.99.508.209.705.2]showcase karena panjang kabel listrik pada mesin pendingin showcase terbatas.
e. Botol minuman
Botol minuman ini berfungsi sebagai beban pendingin, yang berisi air
[image:62.595.101.507.184.727.2]dengan volume 600 ml.
Gambar 4.8 Botol minuman
f. Diagram P-h
Diagram P-h berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap mesin
pendingin showcase. Dengan Diagram P-h dapat diketahui nilai entalpi disetiap
titik yang diteliti, (h1,h2,h3,h4), suhu evaporator dan suhu kondesor
4.5 Variasi penelitian
Variasi penelitian yang dipakai adalah jenis refrigeran, yaitu R134a dan
R502. Penelitian pertama showcase dialiri refrigeran R134a dan diuji sebanyak 5
kali dalam 5 hari. Penelitianmenggunakan refrigeran R502 dan diuji sebanyak 5
kali selama 5 hari.
4.6 Cara mendapatkan data
Sebelum mengambil data, termokopel harus dikalibrasi dengan
menggunakan air mendidih, agar dapat diketahui selisih perbedaan alatukurnya.
Cara mendapatkan data melalui proses sebagai berikut :
a. Mengecek kebocoran refrigeran pada showcase, jika masih terjadi kebocoran
peralatan di perbaiki dahulu. Pengambilan data dilakukan setelah showcase
dapat bekerja dengan baik.
b. Mengisi botol kemasan 600 ml dengan air dan ditaruh di ruang pendinginan
showcase.
c. Memasang kabel termokopel dan alat untuk tekanan pada posisi yang telah
ditentukan. (Gambar 4.3)
d. Menghidupkan showcase dan Stopwatch
e. Pengambilan data yaitu :
T1 : Suhu refrigeran sebelum masuk kompresor, ( °C)
T3 : Suhu refrigeran sebelum masuk pipa kapiler, ( °C)
P1 : Tekanan refrigeran sebelum masuk kompresor, Psi
Proses pengambilan data diukur tiap 30 menit. Pengambilan data berhenti setelah
5 jam pengambilan data.
4.7 Cara mengolah data dan melakukan pembahasan
Dari data yang diperoleh (P1, P2, T1, T3) dapat dibuat siklus kompresi uap
pada Diagram P-h. Dari Diagram P-h tersebut dapat diperoleh nilai entalpi (h1, h2,
h3, h4), suhu kerja evaporator dan suhu kerja kondensor. Nilai entalpi yang
diketahui dapat digunakan untuk mengetahui karakteristik showcase dengan cara
menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout), kalor yang diserap
evaporator (Qin), kerja yang dilakukan kompresor (Win), COP, efisiensi dari mesin
pendingin showcase serta laju aliran massa. Untuk melakukan pengolahan data,
hasil-hasil perhitungan digambarkan dalam bentuk grafik terhadap waktu.
Pengolahan data dilakukan dengan memperhatikan dari tujuan dari penelitian dan
[image:64.595.105.554.224.704.2]hasil-hasil penelitian sebelumnya.
Gambar 4.10 Cara mendapatkan h1, h2, h3, h4 suhu kerja evaporator dan suhu kerja
4.8 Cara mendapatkan kesimpulan
Kesimpulan dapat diperoleh dari hasil pengolahan data dan hasil
46
BAB V
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian
a. Nilai Tekanan
Hasil penelitian untuk nilai tekanan masuk kompresor dan keluar
kompresor yang dihasilkan R134a dan R502. Data ini didapat dari hasil pengujian
[image:66.595.105.509.193.747.2]data disajikan pada Tabel 5.1.a dan 5.1.b
Tabel 5.1.a Nilai tekanan pengukuran masuk dan keluar kompresor R134a dan R502 dalam tekanan terukur satuan psig
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Tekanan (psig) Tekanan (psig)
P1 P2 P1 P2
1 30 9,4 155,1 22 253
2 60 10,3 161,5 22,1 260
3 90 10,7 164,3 24,5 259,2
4 120 10,7 160,3 24,3 267,4
5 150 10,7 166,5 25,1 271,1
6 180 11,2 169,6 25,2 273,4
7 210 10,7 162,0 25 268,5
8 240 10,8 161,5 25,5 271,9
9 270 10,7 163,5 24,3 275,5
Hasil penelitian untuk nilai tekanan masuk kompresor dan keluar kompresor yang
dihasilkan R134a dan R502. Data ini didapatakan dari hasil pengujian data. Data
awal dalam tekanan terukur satuan psig + 14,7 untuk mendapatkan nilai tekanan
[image:67.595.101.508.219.734.2]terukur dalam satuan psia disajikan pada Tabel 5.1.b
Tabel 5.1.b Nilai tekanan absolut masuk dan keluar kompresor R134a dan R502
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Tekanan (psia) Tekanan (psia)
P1 P2 P1 P2
1 30 24,1 169,8 36,7 267,7
2 60 25,0 176,2 36,8 274,7
3 90 25,4 179,0 39,2 273,9
4 120 25,4 175,0 39,0 282,1
5 150 25,4 181,2 39,8 285,8
6 180 25,9 184,3 39,9 288,1
7 210 25,4 176,7 39,7 283,2
8 240 25,5 176,2 40,2 286,6
9 270 25,4 178,2 39,0 290,2
b. Nilai suhu kerja masuk kompresor dan keluar kondensor
Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk kompresor dan keluar kondensor
[image:68.595.103.507.199.715.2]untuk R134a dan R502. Data ini didapat dari data dalam satuan oC disajikan pada Tabel 5.2.a
Tabel 5.2 a. Nilai suhu kerja masuk kompresor dan keluar kondensor R134a dan R502
No
Waktu t (menit)
R-134a R502
Suhu (°C) Suhu (°C)
T1 T3 T1 T3
1 30 18,1 41,8 16,5 43,3
2 60 17,0 43,0 16,8 43,3
3 90 17,3 42,7 16,7 44,2
4 120 17,7 42,2 16,7 44,4
5 150 15,7 43,8 15,8 44,3
6 180 17,3 44,0 36,4 44,2
7 210 17,2 43,6 16,9 43,7
8 240 18,1 43,7 15,6 43,5
9 270 17,5 42,8 16,5 42,8
Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk kompresor dan keluar kondensor
[image:69.595.102.506.196.730.2]untuk R134a dan R502. Data ini di dapat dari hasil oC dirubah kedalam satuan oF disajikan pada Tabel 5.2.b
Tabel 5.2 b. Nilai suhu kerja masuk kompresor dan keluar kondensor R134a dan R502
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Suhu (°F) Suhu (°F)
T1 T3 T1 T3
1 30 64,6 107,2 61,7 109,9
2 60 62,7 109,4 62,3 110,1
3 90 63,1 108,8 62,1 111,6
4 120 63,8 107,9 62,1 111,9
5 150 60,3 110,8 60,4 111,7
6 180 63,2 111,2 97,5 111,6
7 210 62,9 110,4 62,4 111,6
8 240 64,5 110,7 60,1 110,4
9 270 63,5 109,0 61,8 109,1
c. Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor
Hasil penelitian untuk nilai suhu evaporator dan kondensor untuk R134a
[image:70.595.102.510.207.747.2]dan R502 disajikan pada Tabel 5.3.a
Tabel 5.3 a. Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor untuk R134a dan R502
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Suhu (°F) Suhu (°F)
Te Tc Te Tc
1 30 3,3 113,3 -10,5 108
2 60 4,4 116,6 -8,8 112
3 90 6,6 116,6 -6,6 112
4 120 6,6 113,3 -6,6 112
5 150 6,6 119,9 -6,6 116
6 180 6,7 119,9 -6,6 118
7 210 6,6 116,6 -8,8 112
8 240 6,6 116,6 -6,6 116
9 270 8,8 119,9 -8,8 116
Hasil penelitian untuk nilai suhu evaporator dan kondensor untuk R134a
[image:71.595.99.511.171.744.2]dan R502 disajikan pada Tabel 5.3.b
Tabel 5.3 b. Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor untuk R134a dan R502
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Suhu (°C) Suhu (°C)
Te Tc Te Tc
1 30 -15,9 45,2 -23,6 42,2
2 60 -15,3 47,0 -22,7 44,4
3 90 -14,1 47,0 -21,4 44,4
4 120 -14,1 45,2 -21,4 44,4
5 150 -14,1 48,8 -21,4 46,7
6 180 -14,1 48,8 -21,4 47,8
7 210 -14,1 47,0 -22,7 44,4
8 240 -14,1 47,0 -21,4 46,7
9 270 -14,1 48,8 -22,7 46,7
d. Nilai Entalpi
Nilai entalpi pada tiap titik pengambilan data disajikan pada Tabel
5.4.Nilai entalpi yang disajikan mulai dari menit 30 sampai menit ke 300, dengan
[image:72.595.102.508.211.685.2]R134a dan R502.
Tabel 5.4 Nilai entalpi pada siklus kompresi uap
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Entalpi (Btu/lb) Entalpi (Btu/lb)
h1 h2 h3 h4 h1 h2 h3 h4
1 30 116,6 138,7 46,6 46,6 88 107,4 38,5 38,5
2 60 115,5 137,5 48,1 48,1 88,5 107,5 39,8 39,8
3 90 116,6 138,7 47,7 47,7 88 106,2 40 40
4 120 116,6 138,7 47,5 47,5 88 106,6 40 40
5 150 114,4 136,3 48,1 48,1 88 106,8 40 40
6 180 115,5 137,5 49,9 49,9 88 106,8 40 40
7 210 115,5 137,5 48,1 48,1 88 106,8 39,9 39,9
8 240 117,5 138,5 49,3 49,3 88 106,6 38,5 38,5
9 270 116,3 137,5 46,6 46,6 88 107,5 39,5 39,5
5.2 Perhitungan
a. Menghitung energi yang diberikan kompresor persatuan refrigeran (Win)
Kerja kompresor (Win) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.1) yaitu Win= h2-h1, Btu/lb. Sebagai contoh perhitungan untuk Win diambil dari
data pada menit ke 270 dengan refrigeran R134a (data nilai entalpi untuk
perhitungan disajikan pada Tabel 5.4).
Win = h2-h1 (Btu/lb)
= (137,5-116,3) Btu/lb
[image:73.595.103.509.240.739.2]= 21,2 Btu/lb
Tabel 5.5 Nilai kerja kompresor (Win)
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Entalpi (Btu/lb)
Win
(Btu/lb)
Entalpi (Btu/lb)
Win
(Btu/lb) h1 h2 h1 h2
1 30 116,6 138,7 22,1 88 107,4 19,4
2 60 115,5 137,5 22 88,5 107,5 19
3 90 116,6 138,7 22,1 88 106,2 18,2
4 120 116,6 138,7 22,1 88 106,6 18,6
5 150 114,4 136,3 21,9 88 106,8 18,8
6 180 115,5 137,5 22 88 106,8 18,8
7 210 115,5 137,5 22 88 106,8 18,8
8 240 117,5 138,5 21 88 106,6 18,6
9 270 116,3 137,5 21,2 88 107,5 19,5
Dari Tabel 5.5 Kerja kompresor dapat disajikan dalam bentuk grafik dan hasilnya
seperti terlihat pada Gambar 5.1 untuk refrigeran R134a dan Gambar 5.2 untuk
[image:74.595.99.495.184.680.2]refrigeran R502.
Gambar 5.1 Kerja yang dilakukan kompresor dengan R134a
Gambar 5.2 Kerja yang dilakukan kompresor dengan R502
0 5 10 15 20 25 30
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
W
in
,
B
tu/l
b
Waktu t, menit
0 4 8 12 16 20 24
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
W
in
,
B
tu/l
b
b. Menghitung energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator (Qin)
Jumlah energi kalor yang diserap evaporator dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.3) yaitu Qin=h1–h4,Btu/lb. Sebagai contoh
perhitungan untuk Qindiambil dari data pada menit ke 270 dengan refrigeran
R-134a (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.4)
Qin = h1– h4, (Btu/lb)
= (116,3-46,6) Btu/lb
[image:75.595.102.505.249.712.2]= 69,7 Btu/lb
Tabel 5.6 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin)
No Waktu t(menit)
R134a R502
Entalpi (Btu/lb)
Qin
(Btu/lb)
Entalpi (Btu/lb)
Qin
(Btu/lb) h1 h4 h1 h4
1 30 116,6 46,6 70 88 38,5 49,5
2 60 115,5 48,1 67,4 88,5 39,8 48,7
3 90 116,6 47,7 68,9 88 40 48
4 120 116,6 47,5 69,1 88 40 48
5 150 114,4 48,1 66,3 88 40 48
6 180 115,5 49,9 65,6 88 40 48
7 210 115,5 48,1 67,4 88 39,9 48,1
8 240 117,5 49,3 68,2 88 38,5 49,5
9 270 116,3 46,6 69,7 88 39,5 48,5
Dari Tabel 5.6 Energi kalor yang diserap evaporatordalam bentuk grafik dan
hasilnya seperti terlihat pada Gambar 5.3 untuk refrigeran R134a dan Gambar 5.4
[image:76.595.98.498.182.671.2]untuk refrigeran R502
Gambar 5.3Energi kalor yang diserap evaporator dengan R134a
Gambar 5.4 Energi kalor yang diserap evaporator dengan R502
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Qin
,
B
tu/l
b
Waktu t, menit
0 20 40 60 80
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Qin
,
B
tu/l
b
c. Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
(Qout)
Jumlah energi kalor yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.2) yaitu Qout=h2–h3,Btu/lb. Sebagai contoh
perhitungan untuk Qoutdiambil dari data pada menit ke 270 dengan refrigeran
R134a (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.4).
Qout = h2– h3Btu/lb
= (137,5-46,6) Btu/lb
[image:77.595.102.506.260.720.2]= 90,9 Btu/lb
Tabel 5.7 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Entalpi (Btu/lb)
Qout
(Btu/lb)
Entalpi (Btu/lb)
Qout
(Btu/lb) h2 h3 h2 h3
1 30 138,7 46,6 92,1 107,4 38,5 68,9
2 60 137,5 48,1 89,4 107,5 39,8 67,7
3 90 138,7 47,7 91 106,2 40 66,2
4 120 138,7 47,5 91,2 106,6 40 66,6
5 150 136,3 48,1 88,2 106,8 40 66,8
6 180 137,5 49,9 87,6 106,8 40 66,8
7 210 137,5 48,1 89,4 106,8 39,9 66,9
8 240 138,5 49,3 89,2 106,6 38,5 68,1
9 270 137,5 46,6 90,9 107,5 39,5 68
Dari Tabel 5.7 Energi kalor yang dilepas kondensor dapat dibuat dan disajikan
dalam bentuk grafik dan hasilnya seperti terlihat pada Gambar 5.5 untuk
[image:78.595.99.497.179.645.2]refrigeran R134a dan Gambar 5.6 untuk refrigeran R502
Gambar 5.5 Energi kaloryang dilepas kondensor dengan R134a
Gambar 5.6 Energi kalor yang dilepas kondensor dengan R502
0 20 40 60 80 100
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Qo
u
t,
B
tu/l
b
Waktu t, menit
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Qo
u
t,
B
tu/l
b
d. Koefisien prestasi ideal (COPideal)
Koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.5), COPideal=(273,15+Te ) / (Tc-Te). Sebagai contoh perhitungan
untuk COPideal diambil dari data pada menit ke 270 dengan refrigeran R134a (data
nilai suhu evaporator dan kondensor disajikan pada Tabel 5.3)
COPideal = (273,15+Te ) / (Tc-Te)
= (273,15 +(-14,1)) / (48,8-(-14,1))
[image:79.595.101.505.241.721.2]= 4,1
Tabel 5.8 Koefisien prestasi ideal (COPideal)
No
Waktu t (menit)
R134a R502
Suhu (°C)
COPideal
Suhu (°C)
COPideal
Te Tc Te Tc
1 30 -15,9 45,2 4,2 -23,6 42,2 3,8
2 60 -15,3 47,0 4,1 -22,7 44,4 3,7
3 90 -14,1 47,0 4,2 -21,4 44,4 3,8
4 120 -14,1 45,2 4,4 -21,4 44,4 3,8
5 150 -14,1 48,8 4,1 -21,4 46,7 3,7
6 180 -14,1 48,8 4,1 -21,4 47,8 3,6
7 210 -14,1 47,0 4,2 -22,7 44,4 3,7
8 240 -14,1 47,0 4,2 -21,4 46,7 3,7
9 270 -14,1 48,8 4,1 -22,7 46,7 3,6
