• Tidak ada hasil yang ditemukan

Freezer dengan daya 1/6 pk dan panjang pipa kapiler 150 cm.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Freezer dengan daya 1/6 pk dan panjang pipa kapiler 150 cm."

Copied!
110
0
0

Teks penuh

(1)

ABSTRAK

The freezer has a very important function in human life at this time . Freezer can be used to freeze water and can also freeze foodstuff. With freezing conditions, fruits and meat can be preserved in a relatively long time. This Research was made with an objective to (a) Make a freezer. (b) Calculate the compressor work of freezer. (c) Calculate the heat energy absorbed in the freezer evaporator. (d) Calculate the heat energy released freezer condenser . (e ) Calculate the actual COP freezer. (f ) Calculate the ideal COP freezer. (g ) Calculate efficiency freezer.

This research was made at laboratory manufacturing mechanical engineering, Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University, Yogyakarta . Freezer working system using the vapor compression cycle. The kind of hermetic compressors are powerful 1/6 HP with 150 cm long capillary tube . Condenser and evaporator that used is standard for engines powered freezer 1/6 HP. Used refrigerant R134a. 0.5 liter water used for cooling load.

The freezer has successfully assembled and able to work, with a working temperature of the evaporator is about - 20 0 C and the temperature of the condenser work around 43 0 C. Heat energy absorbed by the evaporator at stable around 170,6 kJ/kg. Heat energy released by the condenser at steady around 224,56 kJ / kg. Compressor work when stable is around 54 kJ / kg. COP actual freezer when stable is around 3,16. COP Ideal freezer when stable is around 3,94. Efficiency freezer when stable is around 80,27 %.

Kata Kunci : Engine coolant ,vapor compression cycle., Qin, Qout, Win, COP,

(2)

ABSTRAK

Mesin freezer mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan

manusia pada saat sekarang rni. Freezer berfungsi untuk membekukan air menjadi

es dan juga bisa membekukan makanan. Dengan kondisi yang beku, buah

-buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama. Tujuan dari

penelitian ini adalah (a) membuat mesin pendinginy'eezer, (b) menghitung kerja

kompresor persatuan massa refrigeran pada mesin freezer, (c) menghitung energi

kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pendingin

freezer, (d) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas

kondensor pada mesin pendingin freezer, (e) menghitung COP aktual mesin

pendingin freezer,

(f) menghitung

COP ideal mesin pendingrn freezer, (g) menghitung Efisiensi pada mesin pendingin/ eezer.

Penelitian dilakukan di laboraturium manufaktur Teknik Mesin, Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin freezer

dengan siklus kompresi uap. Dengan kompresi jenis hermetik yangberdaya 116 PK dengan panjang pipa kapiler 150 cm. Sedangkan kondensor dan evaporator

yang digunakan merupakan kondensor dan evaporator standar. Untuk mesin

freezer

berdaya 116

PK

sefia

menggunakan refrigeran R134a. beban

pendinginanya menggunakan air 0,5 liter air.

Mesin freezer sudah berhasil dirangkai dan dapat bekerja, dengan suhu

kerja evaporator - 200C dan suhu kerja kondensor sekitar 430C. Nilai rata

-

rata energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada saat

stabil sebesar 170,56 kJ/kg.

Nilai

rata

-

rata energi kalor persatuan massa

refrigeran yang dilepas kondensor (Qou,) pada saat stabil sebesar 224,56 kJ/kg.

Nilai rata

-

rata kerja yang dilakukan kompresor (W;n) pada saat stabil sebesar 54

kJ/kg. Nilai rata

-

rata koefisiensi prestasi aktual freezer (COPup6u1) pada saat

stabil sebesar 3,16. Nilai rata

-

rata koefisiensi prestasi ideal freezer (COP16"4) pada saat stabil sebesar 3,94. Nilai rata

-

rata efisiensiy'eezer Q) pada saat stabil sebesar 80,270 .

Kata

Kunci

:

Mesin pendingin, siklus kompresi uap. Qin, Qou,, Win, COP, Efficiency freezer.
(3)

i

FREEZER DENGAN DAYA 1/6 PK DAN PANJANG

PIPA KAPILER 150 CM

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar sarjana Teknik bidang Teknik Mesin

Diajukan oleh

LOTHAR PRAMANA

NIM : 105214064

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(4)

ii

FREEZER WITH 1/6 HP POWER AND 150 CM IN

LENGTH CAPILLARY TUBE

Final Project

As partial fulfillment of the requirement

to obtain Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By

LOTHAR PRAMANA

Student Number : 105214064

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(5)
(6)

Sekretaris :

Anggota :

FREEZER

DENGAN

DAY

A II6PK

DAN

PANJAhIG

PIPA

KAPILER

150

CM

Dipersiapkan dan disusun oleh :

: LOTIIARPRAMANA

NIItrI

:l052t4u!4

Telah dipertahanlon di depan Dewan penguji Skripsi

Pada tanggal 2TJanuari 2015

Susunan Dewan penguji hiama Lengkap

Dr, Asan Damanik

Wibowo Kusbandono, ST, MT

Ir. PK Purwadi, MT

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyriratan

urfuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta, 27 I aw;uli ?fi I 5

Fakultas Sains dan Teknologi

Prima Rosa, S.Si., M.Sc.

(7)
(8)

LEMBAR

PERNYATAAN PERSETUJUAN PTIBTIKASI

KARYA

ILMIAH

I.II{TUK

KEPENTII{GAI\ AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama

: Lofhar Pramaaa

Nomor Mahasiswa : 1052L4A64

Demi pe*gembaagan ilmu pengetahuan> s&ya rnernberikan kepad* Perpust*kae* Universitas Sanata Dharma karyailmiah yang berjtrdul :

Freezer Dengan Daya 1/6 PK dan Panjang Pipa Kapiler 150 cm

Beserta perangkat yaag diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bmfuk media yang lain, mengelolanya di iaternet atau media lain rmtnk kepeatingan akademis knpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan

royalti kepada saya selama tetap mencantumkan natna saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya

Yogyakarta 27 lariuarj 2Al 5

Yang menyatakan,

vl

(9)

ABSTRAK

Mesin freezer mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan

manusia pada saat sekarang rni. Freezer berfungsi untuk membekukan air menjadi

es dan juga bisa membekukan makanan. Dengan kondisi yang beku, buah

-buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama. Tujuan dari

penelitian ini adalah (a) membuat mesin pendinginy'eezer, (b) menghitung kerja

kompresor persatuan massa refrigeran pada mesin freezer, (c) menghitung energi

kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pendingin

freezer, (d) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas

kondensor pada mesin pendingin freezer, (e) menghitung COP aktual mesin

pendingin freezer,

(f) menghitung

COP ideal mesin pendingrn freezer, (g) menghitung Efisiensi pada mesin pendingin/ eezer.

Penelitian dilakukan di laboraturium manufaktur Teknik Mesin, Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin freezer

dengan siklus kompresi uap. Dengan kompresi jenis hermetik yangberdaya 116 PK dengan panjang pipa kapiler 150 cm. Sedangkan kondensor dan evaporator

yang digunakan merupakan kondensor dan evaporator standar. Untuk mesin

freezer

berdaya 116

PK

sefia

menggunakan refrigeran R134a. beban

pendinginanya menggunakan air 0,5 liter air.

Mesin freezer sudah berhasil dirangkai dan dapat bekerja, dengan suhu

kerja evaporator - 200C dan suhu kerja kondensor sekitar 430C. Nilai rata

-

rata energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada saat

stabil sebesar 170,56 kJ/kg.

Nilai

rata

-

rata energi kalor persatuan massa

refrigeran yang dilepas kondensor (Qou,) pada saat stabil sebesar 224,56 kJ/kg.

Nilai rata

-

rata kerja yang dilakukan kompresor (W;n) pada saat stabil sebesar 54

kJ/kg. Nilai rata

-

rata koefisiensi prestasi aktual freezer (COPup6u1) pada saat

stabil sebesar 3,16. Nilai rata

-

rata koefisiensi prestasi ideal freezer (COP16"4) pada saat stabil sebesar 3,94. Nilai rata

-

rata efisiensiy'eezer Q) pada saat stabil sebesar 80,270 .

Kata

Kunci

:

Mesin pendingin, siklus kompresi uap. Qin, Qou,, Win, COP, Efficiency freezer.
(10)

vii

ABSTRAK

The freezer has a very important function in human life at this time . Freezer can be used to freeze water and can also freeze foodstuff. With freezing conditions, fruits and meat can be preserved in a relatively long time. This Research was made with an objective to (a) Make a freezer. (b) Calculate the compressor work of freezer. (c) Calculate the heat energy absorbed in the freezer evaporator. (d) Calculate the heat energy released freezer condenser . (e ) Calculate the actual COP freezer. (f ) Calculate the ideal COP freezer. (g ) Calculate efficiency freezer.

This research was made at laboratory manufacturing mechanical engineering, Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University, Yogyakarta . Freezer working system using the vapor compression cycle. The kind of hermetic compressors are powerful 1/6 HP with 150 cm long capillary tube . Condenser and evaporator that used is standard for engines powered freezer 1/6 HP. Used refrigerant R134a. 0.5 liter water used for cooling load.

The freezer has successfully assembled and able to work, with a working temperature of the evaporator is about - 20 0 C and the temperature of the condenser work around 43 0 C. Heat energy absorbed by the evaporator at stable around 170,6 kJ/kg. Heat energy released by the condenser at steady around 224,56 kJ / kg. Compressor work when stable is around 54 kJ / kg. COP actual freezer when stable is around 3,16. COP Ideal freezer when stable is around 3,94. Efficiency freezer when stable is around 80,27 %.

Kata Kunci : Engine coolant ,vapor compression cycle., Qin, Qout, Win, COP,

(11)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas berkah dan rahmat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih karunia-Nya, sehingga skripsi dapat terselesaikan dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana di Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan merupakan penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan pembuatan dari awal, pengambilan data, pemahaman tentang prinsip kerja alat, dan solusi terhadap masalah yang telah dihadapi.

Penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul “Freezer dengan Daya 1/6 PK dan Panjang Pipa Kapiler 150 cm” ini karena ada bantuan dan kerjasama dari

berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

2. Ir. P.K Purwadi, M.T., sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Pembimbing Akademik, dan selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

(12)

4. Agus Nova dan Suyani selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang

tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi.

5. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman

lainnya yang selalu memberikan dorongan doa dan motivasi kepada penulis,. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini

masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan

masukan,

kitik,

dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, ianuari 20 1 5

Lothar Pramana

(13)

DAFTAR ISI

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 ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan ... 2

1.4 Batasan Masalah ... 3

(14)

BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori ... 5

2.2 Tinjauan Pustaka ... 27

BAB III. PEMBUATAN ALAT 3.1 Persiapan ... 30

3.2 Peralatan Yang Dipergunakan Dalam Pembuatan Alat Penelitian ... 30

3.3 Penyambungan ... 41

BAB IV. METODE PENELITIAN 4.1 Benda Uji ... 47

4.2 Skematik Alat Penelitian ... 48

4.3 Alat Bantu Penelitian ... 49

4.4 Cara Mendapatkan Data ... 53

4.5 Cara Mendapatkan Data ... 55

4.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 56

BAB V. HASIL PENELITAIN DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil penelitian... 57

5.2 Perhitungan... 58

(15)

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ... ... 72 6.2 Saran ... ... 73

DAFTAR PUSTAKA

(16)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Freezer ... 6

Gambar 2.2 Belt freezer ... 7

Gambar 2.3 Cold Storage ... 7

Gambar 2.4 Chest Freezer ... 8

Gambar 2.5 Scraped Surface Freezer... 9

Gambar 2.6 Komponen utama mesin pendingin ... 10

Gambar 2.7 Evaporator ... 11

Gambar 2.8 Kompresor hermetik ... 13

Gambar 2.9 Kompresor jenis semi hermatik ... 14

Gambar 2.10 Kondensor ... 15

Gambar 2.11 Pipa kapiler ... 16

Gambar 2.12 Thermostat ... 17

Gambar 2.13 Filter ... 18

Gambar 2.14 Heater ... 19

Gambar 2.15 fan... 20

Gambar 2.16 Refrigeran R134a ... 20

Gambar 2.17 Siklus kompresi uap ... 21

Gambar 2.18 Diagram P-h ... 22

Gambar 2.19 Diagram T-s ... 22

Gambar 3.1 Kompresor ... 30

(17)

Gambar 3.3 Pipa Kapiler ... 32

Gambar 3.4 Evaporator ... 32

Gambar 3.5 Filter ... 33

Gambar 3.6 Refrigeran R134a ... 34

Gambar 3.7 Tube Cutter ... 34

Gambar 3.8 Pelebar Pipa ... 35

Gambar 3.9 Tang Ampere ... 36

Gambar 3.10 Pompa Vakum ... 36

Gambar 3.11 Manifold Gage ... 37

Gambar 3.12 Alat las ... 38

Gambar 3.13 Thermostat ... 38

Gambar 3.14 Pipa Tembaga ... 39

Gambar 3.15 Plat Baja ... 39

Gambar 3.16 Sterofoam ... 40

Gambar 3.17 Pembuatan rangka freezer ... 41

Gambar 3.18 Proses pengelasan kompresor dengan kondensor ... 42

Gambar 3.19 Proses pengelasan kondensor dengan filter ... 43

Gambar 3.20 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler ... 43

Gambar 3.21 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator ... 44

Gambar 3.22 Proses pengelasan evaporator dengan kompresor ... 45

Gambar 3.23 Proses pengisian metil ... 45

Gambar 3.24 Proses pemvakuman ... 46

(18)

Gambar 4.1 Mesin freezer yang diteliti ... 47

Gambar 4.2 Posisi alat ukur suhu pada skematik mesin freezer ... 48

Gambar 4.3 Posisi alat ukur tekanan pada skematik mesin freezer ... 49

Gambar 4.4 Termokopel ... 50

Gambar 4.5 Penampil suhu ... 50

Gambar 4.6 Pengukur tekanan ... 50

Gambar 4.7 Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R134 ... 51

Gambar 4.8 Gelas ukur ... 52

Gambar 4.9 Air (beban pendingin) ... 52

Gambar 4.10 Kabel roll ... 53

Gambar 5.1 Energi kalor yang diserap evaporator ... 66

Gambar 5.2 Energi kalor yang dilepas kondensor ... 67

Gambar 5.3 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran ... 68

Gambar 5.4 Coefficien of Performance aktual (COPaktual) ... 68

Gambar 3.5 Coefficien of Performance (COPideal) ... 69

(19)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Tabel untuk mencatat hasil pengukuran ... 54

Tabel 5.1 Nilai rata - rata suhu dan tabel ... 57

Tabel 5.2 Nilai entalpi pada titik 1, 2, 3, 4, Te dan Tc ... 58

Tabel 5.3 Jumlah energi kalor yang diserap evaporator(Qin) ... 59

Tabel 5.4 Jumlah energi kalor yang dilepas kondensor(Qout) ... 60

Tabel 5.5 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran(Win) ... 61

Tabel 5.6 Perhitungan koefisiensi prestasi aktual(COPaktual) ... 63

Tabel 5.7 Perhitungan koefisiensi prestasi ideal(COPideal)... 64

(20)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup, namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia. Teknologi ini dibutuhkan untuk penyiapan bahan makanan, penyimpanan dan distribusi makanan, pengkondisian udara untuk kenyamanan ruangan baik pada industri, perkantoran, transportasi maupun rumah tangga.

Kulkas atau lemari es, yaitu sebuah alat pendingin yang dapat menjaga kesegaran makanan yang berada di dalamnya. Pada proses kerjanya kulkas menghasilkan kondisi suhu udara yang dingin, menjadikan mikroba yang berada di dalam kulkas sulit untuk berkembang biak sehingga makanan lebih bertahan lama dan tidak mengubah rasanya. Dengan adanya kulkas diharapkan sayur mayur, daging, telur, buah buahan dapat bertahan lebih lama dan awet. Dengan adanya kulkas, orang juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar.

(21)

2

Mengingat peranan mesin pendingin yang sangat penting di saat sekarang ini, maka penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami dan mengenal kerja mesin, khususnya freezer beserta dengan karakteristik freezer. Caranya adalah dengan membuat freezer dan mendapatkan karakteristik dari freezer tersebut, meskipun dengan kapasitas ukuran freezer untuk rumah tangga.

1.2 Rumusan Masalah

Frezer yang ada di pasaran pada kenyataanya tidak terdapat informasi

tentang karakteristik dari mesin freezer. Tidak informasi tentang COP dan efisiensi freezer pada name platenya. Informasi tentang karakteristik freezer terutama COP dan efisiensi sangat penting bagi masyarakat untuk memutuskan jenis freezer yang mana yang akan dibeli.

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian tentang peralatan mesin freezer dengan siklus kompresi uap ini adalah :

a. Membuat freezer dengan siklus kompresi uap standar dengan daya kompresor 115 watt dan panjang pipa kapiler 150 cm yang dipergunakan untuk membekukan air.

b. Mendapatkan karateristik freezer dengan daya kompresor 115 watt dan panjang pipa kapiler 150 cm yang dibuat :

1. Membuat mesin pendingin freezer.

(22)

3

3. Menghitng energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada mesin pendingin freezer.

4. Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout) pada mesin pendingin freezer.

5. Menghitung COPaktual mesin pendingin freezer. 6. Menghitung COPideal mesin pendingin freezer. 7. Menghitung Efisiensi (ƞ) mesin pendingin freezer. 1.4 Batasan masalah

Batasan batasan yang diambil dalam di pembuatan peralatan penelitian ini adalah :

a. Komponen mesin freezer terdiri dari komponen utama seperti : kompresor,

kondensor, filter, pipa kapiler, dan evaporator.

b. Kompresor dengan daya 1/6 PK. Jenis kompresor semi hermetik.

c. Freezer yang dirancang menggunakan panjang pipa kapiler 150 cm dan

berdiameter 0,028 inci (0,71mm) berbahan tembaga. d. Freezer yang dirancang menggunakan refrigeran R134a.

e. Evaporator dan kondensor mempergunakan evaporator dan kondensor standar. f. Beban pendingin yang digunakan adalah air dengan volume 500 ml.

1.5 Manfaat

Manfaat penelitian tentang peralatan freezer dengan mempergunakan siklus kompresi uap ini adalah :

(23)

4

(24)

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori 2.1.1 Freezer

Kebutuhan mesin pendingin yang digunakan untuk mengawetkan makanan ataupun untuk keperluan menyimpan bahan-bahan kimia mendorong terciptanya

freezer. Pada dasarnya prinsip kerja dari freezer adalah menciptakan suhu yang

sangat rendah yang memungkinkan bahan – bahan makanan atau bahan – bahan kimia membeku.

Dengan adanya aliran listrik maka motor kompresor akan bekerja mengisap gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran hisap. Kompresor kemudian memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap atau gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Gas refrigeran yang panas dan bertekanan tinggi tersebut kemudian masuk ke kondensor dan refrigeran akan didinginkan oleh udara di luar mensin freezer (panasnya berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya) sehingga suhunya turun (menjadi dingin) mencapai suhu kondensasi dan wujudnya berubah menjadi cair ( kondensasi atau mengembun ) tetapi tekanannya tetap tinggi. Refrigeran cair yang bertekanan tinggi (tetapi suhunya telah rendah) ini selanjutnya mengalir kedalam penyaring (strainer dan

drier). Refrigeran cair kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil

(25)

6

evaporator refrigeran segera berubah wujud menjadi gas (menguap). Refrigeran dapat berubah wujud dari cair menjadi gas karena ada kalor yang mengalirke evaporator dari lingkungan di sekitar evaporator. Seperti diketahui, suhu lingkungan evaporator lebih tinggi dari suhu evaporator.

Gambar 2.1 Freezer

Freezer yang dirancang menggunakan daya kompresor 115 watt,

menggunakan panjang pipa kapiler 150 cm, dan menggunakan refrigeran 134a. Adapun jenis – jenis freezer yang banyak digunakan adalah :

a. Belt Freezer

(26)

7

Gambar 2.2 Belt Freezer b. Cold Storages

Cold Storages adalah jenis freezer yang dipergunakan untuk membekukan daging dan bahan makanan lainya. Biasanya alat ini dipergunakan oleh para nelayan untuk menyimpan ikan dalam jumlah besar, atau untuk menyimpan daging dalam jumlah besar biasanya yang menggunakan super market. Cold Storages bekerja pada suhu -400 C sampai -600 C.

(27)

8 c. Chest Freezer

Chest Freezer adalah jenis freezer yang berbentuk seperti peti. kegunaan dari chest freezer adalah untuk meletakan atau menyimpan daging sehingga beku. Barang yang dapat di simpan di dalam chest freezer antara lain daging, es, eskrim, asi, obat2an, dll. Umumnya orang menggunakan chest freezer untuk menyimpan daging. Alat ini mempunyai suhu kerja antara -200 C sampai -380 C.

Gambar 2.4 Chest Freezer d. Scraped Surface Freezer

(28)

9

Gambar 2.5 Scraped Surface Freezer 2.1.2 Laju Perpindahan Kalor

Laju perpindahan kalor pada mesin pendingin terdiri atas dua jenis yaitu laju perpindahan kalor konduksi dan laju perpindahan kalor konveksi.

a. Laju perpindahan kalor konduksi

Laju perpindahan kalor konduksi adalah proses diamana panas mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah di dalam suatu medium yang diam (padat, cair, gas) atau antara medium – medium yang berlainan yang bersinggunan secara langsung.

b. Laju perpindahan kalor konveksi

Laju perpindahan kalor secara konveksi adalah proses transpor energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. Perpindahan kalor secara konveksi terbagi menjadi dua cara, yaitu konveksi paksa dan konveksi bebas.

1. Konveksi paksa

(29)

10

untuk mengalir. Alat bantu yang dipergunakan dapat berupa pompa, blower, kipas angin atau kompresor.

2. Konveksi bebas

Perpindahan kalor konveksi bebas terjadi ketika fluida yang mengalir pada proses perpindahan kalor mengalir tanpa adanya bantuan peralatan dari luar, fluida yang mengalir karena adanya perbedaan massa jenis disebabkan karena adanya perbedaan suhu.

2.1.3 Komponen Utama Mesin Pendingin Kompresi Uap

Komponen utama mesin pendingin kompresi uap terdiri dari beberapa komponen utama seperti : (a) evaporator, (b) kompresor, (c) kondenser dan (d) pipa kapiler.

(30)

11 a. Evaporator

[image:30.595.99.508.233.569.2]

Evaporator adalah bentuk pipa yang dikonstruksi sedemikian rupa. Fungsinya sebagai alat pendingin yang memiliki tekanan yang sangat rendah di dalamnya. Refrigeran cair yang berasal dari pipa kapiler atau keran ekspansi segera berubah wujudnya menjadi gas ketika memasuki evaporator. Gas yang berubah wujud tersebut akan menyerap kalor (panas) dari ruangan (isi) freezer sehingga isi freezer menjadi dingin. Pipa evaporator ada yang terbuat dari bahan tembaga, besi, alumunium atau dari kuningan. Namun kebanyakan terbuat dari alumanium dan besi.

Gambar 2.7 Evaporator

Evaporator dibagi menjadi 3 kategori tergantung pada media atau bahan yang akan didinginkan:

b. Kompresor

(31)

12

Ada 3 macam kompresor yang biasa digunakan dalam mesin pendingin saat ini, yaitu komresor bertorak, kompresor sentrifugal, dan kompresor rotary, selanjutnya dari macam – macam kompresor tersebut dibagi dalam 3 kategori, yaitu:

1. Kompresor jenis terbuka ( Open type compressor )

Jenis kompresor ini terpisah dari tenaga penggeraknya, dan masing – masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Tenaga penggerak kompresor umumnya motor listrik. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol keluar, sebuah puli dari luar dipasang pada ujung poros tersebut. Puli pada komresor berfungsi sebagai roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondesor dan kompresor sendiri. Karena ujung poros keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi pelapis agar refrigeran tidak bocor keluar. Keuntungan kompresor jenis terbuka :

1. Putaran komoresor dapat diubah dengan cara mengganti diameter puli. 2. Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan mudah.

3. Jika terjadi kerusakan dapat dengan mudah diketahui dan melakukan penggantian komponen.

Kerugian kompresor jenis terbuka: 1. Harga lebih mahal.

(32)

13

2. Kompresor jenis hermatik ( Hermatic type compressor )

Jenis kompresor yang motor penggeraknya dan kompresornya berada dalam satu rumahan yang tertutup. Motor penggerak langsung memutar poros dari kompresor sehingga putaran motor penggerak sama dengan kompresor.

Keuntungan dari kompresor hermatik:

1. Bentuknya kecil dan harganya relatif terjangkau.

2. Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingan rendah. 3. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.

4. Tidak memerlukan ruang penempatan yang besar. Kerugian dari kompresor hermatik adalah:

1. Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.

2. Kerusakan yang terjadi didalam kompresor sudah diketahui sebelum rumah kompresor dibuka.

[image:32.595.102.517.202.659.2]

3. Digunakan pada mesin pendingin yang berkapasitas kecil.

Gambar 2.8 Kompresor hermetik

3. Kompresor jenis semi hermatik ( Semi hermatic type compressor )

(33)

14

Kompresor digerakkan oleh motor penggerak dengan sebuah poros penghubung antara motor penggerak dengan kompresor.

Gambar 2.9 Kompresor jenis semi hermatik

c. Kondensor

(34)
[image:34.595.97.512.107.570.2]

15

Gambar 2.10 Kondensor

d. Pipa kapiler

(35)
[image:35.595.98.509.112.599.2]

16

Gambar 2.11 Pipa kapiler

2.1.4 Komponen Pendukung Freezer

Selain komponen utama, freezer juga memiliki beberapa komponen pendukung lain yang berfungsi untuk membantu kerja dari mesin pendingin, yaitu : thermostate, filter, heater dan fan.

a. Thermostat

Thermostat adalah suatu alat yang mempunyai fungsi untuk mengatur batas suhu dalam ruang evaporator, mengatur lamanya kompresor berhenti dan mengatur untuk menjalankan kompresor bekerja. Pada thermostat dilengkapi dengan tabung yang berisi cairan yang mudah menguap. Tabung tersebut ditempatkan pada ruang mesin pendingin (ruang evaporator).

(36)

17

demikian terputuslah hubungan listrik. Dengan terputusnya hubungan listrik maka kompresor akan berhenti bekerja dalam waktu yang relatif lama. Apabila ruang pendingin atau evaporator suhunya naik dan mencapai suhu tertentu, fluida dalam thermostat akan menjadi cair yang berarti ruang gas memberi tekanan pada saklar kontak sehingga saklar menutup dan menghubungkan kembali arus listrik. Kompresor akan bekerja kembali, demikian berturut – turut kerja thermostat.

(37)

18 b. Filter

[image:37.595.104.499.280.564.2]

Filter adalah alat yang mempunyai fungsi menyaring kotoran – kotoran yang berbentuk padat yang terbawa refrigeran yang berasal dari sistem itu sendiri atau dari kotoran sisa pemotongan pipa tembaga pada proses pengelasan, dapat juga dari korosi saluran pipa. Filter dipasang pada daerah bertekanan tinggi pada ujung pipa kondensor yang menuju pipa kapiler dengan tujuan jika ada kotoran atau ada udara yang terjebak dalam siklus tersebut akan tersaring terlebih dahulu agar pipa kapiler tidak tersumbat.

Gambar 2.13 Filter

c. Heater

Heater merupakan alat yang berfungsi untuk membantu mempercepat

(38)

19

[image:38.595.101.496.180.501.2]

mencair, heater akan mati setelah thermostate menerima suhu yang dihasilkan oleh heater.

Gambar 2.14 Heater

d. Fan

Fan motor atau kipas angin berfungsi mengalirkan udara. Pada kulkas atau

freezer terdapat 2 fan. Fan pertama adalah fan motor evaporator, yang berfungsi

(39)

20

Gambar 2.15 fan 2.1.5 Refrigeran

[image:39.595.99.506.98.752.2]

R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik, tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. Sehingga jenis refrigeran R134a yang sering digunakan untuk mesin pendingin.

(40)

21

Persyaratan refrigeran untuk unit refrigerasi adalah sebagai berikut : a. Tidak beracun

b. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, pelumas dan sebagainya

c. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem pendingin.

d. Bila terjadi kebocoran mudah mencari gantinya.

e. Mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak terurai setiap kali dimampatkan, diembunkan dan diuapkan.

f. Konduktivitas thermal tinggi. 2.1.6 Siklus Kompresi Uap

[image:40.595.100.513.147.709.2]

Gambar 2.18 menyajikas sekilas rangkaian mesin freezer, sedangkan Gambar 2.19 dan Gambar 2.20 berturut – turut menyajikan siklus kompresi uap pada diagram P-h dan diagram T-s.

(41)

22

Gambar 2.18 Diagram P-h siklus kompresi uap

Gambar 2.19 Diagram T-s siklus kompresi uap

(42)

23

lanjut, proses ekspansi (proses penurunan tekanan), evaporasi, dan proses pemanasan lanjut.

Proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap : a. Proses kompresi (1-2)

Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.19 dan Gambar 2.20. Refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur lingkungan (refrigeran mengalami fasa superheated / gas panas lanjut)

b. Proses pendinginan suhu gas panas lanjut (2-2a)

Proses pendingin dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap 2-2a dari Gambar 2.19 dan Gambar 2.20. Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan , karena suhu refigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.

c. Proses kondensasi (2a-2b)

(43)

24 d. Proses pendinginan lanjut (2b-3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b-3 dari Gambar 2.19 dan Gambar 2.20. Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan cair jenuh ke refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar- benar dalam fase cair.

e. Proses penurunan tekanan (3-4)

Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 dari Gambar 2.19 dan Gambar 2.20. Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami proses penurunan tekanan dan penurunan suhu. Sehingga suhu refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran berubah dari fase cair menjadi fase campuran : cair dan gas.

f. Proses evaporasi (4-4a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.19 dan Gambar 2.20. Refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan didinginkan sehingga fasa dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang tetap.

g. Proses pemanasan lanjut (4a-1)

(44)

25

mengalami proses pemanasan lanjut. Dengan adanya proses pemanasan lanjut fase refrigeran berubah dari fase gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Dengan demikian refrigeran sebelum masuk kompresor benar – benar dalam fase gas. Proses berlangsung pada tekanan konstan.

2.1.17 Perhitungan untuk karakteristik freezer

Diagram P-h dan diagram T-s, siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 2.19 dan Gambar 2.20. Berdasarkan gambar tersebut dapat dihitung besarnya Wcomp, Qkomp, Qevap, COP, dan efisiensi.

a. Kerja kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada titik 1-2 di Gambar 2.19, yang dapat dihitung dengan Persamaan (2.1)

Win = h2 – h1, kJ/kg …(2.1)

Pada persamaan (2.1) :

Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg

b. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout).

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3 di Gambar 2.19, perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.2)

(45)

26 Pada persamaan (2.2) :

Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h3 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg

c. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin)

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator merupakan proses perubahan entalpi pada titik 4-1 di Gambar 2.19. Perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.3)

Qin = h1– h4 , kJ/kg …(2.3) Pada Persamaan (2.3) ;

Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg

H1 : nilai entalpi saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat

masuk kompresor, kJ/kg.

h4 : nilai entalpi saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat

masuk pipa kapiler, kJ/kg.

d. Koefisien prestas aktual freezer (COPaktual)

Koefisien prestasi siklus kompresi uap standar adalah energi kalor persatuan refrigeran yang diserap evaporator dibagi dengan kerja kompresi, yang dapat dihitung dengan Persamaan (2.4)

COPaktual = Qin / Win = ( h1-h4) / ( h2 - h1 ) …( 2.4) Pada persamaan (2.4) :

(46)

27

Qin : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg Win : kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

e. Koefisien prestas ideal freezer (COPideal)

COPideal ferezer dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5)

COPideal = ( 273,15 + Te ) / Tc - Te) …(2.5) Persamaan (2.5)

COPideal : koefisien prestasi ideal freezer Tc : suhu kondensor, K

Te : suhu evaporator, K

f. Efisiensi freezer (ƞ)

Efisiensi freezer dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6)

ƞ = COPaktual / COPideal x 100% …(2.6)

Pada Persamaan (2.6) :

ƞ : efisiensi freezer

COPaktual : koefisiensi prestasi aktual freezer COPideal : koefisien prestasi ideal freezer

2.2. Tinjauan Pustaka

(47)

28

prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode eksperimental dengan variasi beban pendingin. Beban pendingin yang diperoleh dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang pendingin. Pengambilan data dilakukan secara langsung pada unit pengujian mesin pendingin. Data dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan beban pendingin menghasilkan koefisien prestasi sistem pendingin berbentuk kurva parabola. Performa optimum pada pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan COP sebesar 2,64.

Hadoyo, E dan Lukito, (2002) telah melakukan tentang analisa pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada line suction terhadap performansi mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan : (a) membahas pengaruh usaha melilitkan pipa kapiler line suction (b) menghitung performansi mesin pendingin tersebut (c) menghitung waktu pendingin. Penelitian dilakukan dengan batasan – batasan sebagai berikut : (1) mesin pendingin yang digunakan adalah freezer (2) beban pendingin yang digunakan air. Dari hasil penelitisn didapatkan pipa kapiler yang dililitkan pada line suction dapat meningkatkan nilai COP freezer dan waktu pendingin tidak banyak perubahan.

(48)

29

tertinggi adalah 4,06 dihasilkan dengan mempergunakan refrigeran R134a. suhu terendah dihasilkan sebesar -16oC.

(49)

30

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1. Persiapan Pembuatan Freezer

3.1.1 Komponen utama freezer terdiri dari : Kompresor, Kondensor, Pipa kapiler, Evaporator, Filter, dan refrigeran R134a.

[image:49.595.98.509.171.754.2]

1. Kompresor

Gambar 3.1 menyajikan gambar kompresor yang dipergunakandalam penelitian.

Gambar 3.1 Kompresor

Spesifikasi kompresor :

Jenis kompresor : Kompresor hermetik Seri kompresor : Model BES45H Voltase : 220 Volt

(50)

31 2. Kondenser

Gambar 3.2 menyajikan gambar kondensor yang dipergunakan.

Gambar 3.2 Kondensor

Spesifikasi kondensor :

Jenis Kondensor : Kondensor tipe U, dengan jumlah U = 9 Panjang pipa : 900 cm

Diameter pipa : 0.47 cm Bahan pipa : Besi Bahan sirip : Baja Diameter sirip : 0,2 cm jarak antar sirip : 0,45 cm Jumlah sirip : 110 buah

3. Pipa kapiler :

(51)

32

Gambar 3.3 Pipa Kapiler Spesifikasi pipa kapiler :

Panjang pipa kapiler : 150 cm Diameter pipa kapiler : 0.028 inci Bahan pipa kapiler : Tembaga

4. Evaporator :

Gambar 3.4 menyajikan gambar evaporator yang dipergunakan.

Gambar 3.4 Evaporator Spesifikasi evaporator

(52)

33 Panjang evaporator : 34 cm Lebar evaporator : 16 cm 5. Filter :

Gambar 3.5 menyajikan model filter yang dipergunakan.

Gambar 3.5 Filter

Spesifikasi filter :

(53)

34 6. Refrigeran R134a

Refrigeran R134a adalah jenis fluida kerja freezer yang dipakai karena lebih ramah lingkungan dibanding jenis refrigeran lainnya yang tersedia di pasaran.

Gambar 3.6 Refrigeran R134a 3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin 1. Tube Cutter (alat pemotong pipa)

Gambar 3.7 menyajikan gambar tube cutter.

(54)

35

Fungsi : sebagai alat untuk memotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah pengelasan pada proses selanjutnya. Tidak membuat pipa menjadi bengkok.

2. Pelebar pipa

Gambar 3.8 menyajikan gambar pelebar pipa.

Gambar 3.8 Pelebar Pipa

Fungsi : untuk mengembangkan pada ujung pipa agar dapat disambungkan dengan sambungan berulir.

3. Tang Ampere

(55)

36

Gambar 3.9 Tang Ampere

Fungsi : berfungsi untuk mengukur besarnya arus (A) dan tegangan (V) pada kompresor.

4. Pompa vakum

Gambar 3.10 menyajikan gambar pompa vakum.

Gambar 3.10 Pompa Vakum

(56)

37

refrigerasi. Karna uap air yang berlebihan pada pada system pendinginan akan memperpendek umur operasi filter dan bagian penyaringan.

5. Manifold gage

Gambar3.11 menyajikan gambar manifold gage yang digunakan.

Gambar 3.11 Manifold Gage

(57)

38 6. Alat las

Gambar 3.12 menyajikan gambar alat las.

Gambar 3.12 Alat las

Fungsi :berfungsi menambal, menyambung atau melepas sambungan pipa pada system pendingin freezer.

Bahan las : kuningan, perak

7. Thermostat

Gambar 3.13 menyajikan gambar thermostat.

(58)

39

Fungsi : Sebagai pengatur suhu pada evaporator, jika suhu evaporator sudah tercapai sesuai kebutuhan maka alat ini akan memutuskan arus listrik sehingga kompresor berhenti bekerja.

8. Pipa Tembaga

Gambar 3.14 menyajikan gambar pipa tembaga.

Gambar 3.14 Pipa Tembaga

Fungsi : Sebagai komponen penyambung antara kondensor dengan pipa kapiler dan antara pipa kapiler dengan evaporator. Diameter pipa tembaga : 0,46 cm.

9. Plat Baja :

Gambar 3.15 menyajikan gambar plat baja.

(59)

40

Fungsi : Sebagai kerangka dasar pembuatan freezer.

10. Sterofom

Gambar 3.16 menyajikan gambarsterofoam.

Gambar 3.16 Sterofoam

Fungsi : Sebagai tempat diletakan evaporator agar evaporator dapat tertutup dengan rapat.

3.1.3 Langkah – langkah Pembuatan Freezer

Langkah langkah dalam membuat mesin freezer dapat dilakukan sebagai berikut : a. Mempersiapkan komponen komponen mesin freezer, alat ukur tekanan

dan alat – alat pendukung yang dipergunakan dalam pembuatan freezer. b. Proses pembuatan rangka freezer, bahan yang digunakan plat baja yang

(60)

41

sesuai ukuran panjang, lebar, dan tinggi. Alat las yang berfungsi untuk menyambung plat baja menjadi rangka.

Gambar 3.17 Pembuatan rangka freezer

(61)

42

Gambar 3.18 Proses pengelasan kompresor dengan kondensor

(62)

43

Gambar 3.19 Proses pengelasan kondensor dengan filter

e. Proses penyambungan dengan las antara output filter dengan input pipa kapiler, penyambungan menggunakan las dengan bahan perak dan kuningan. Alat bantu menggunakan tang yang berfungsi untuk penahan pada saat proses pengelasan dilakukan.

(63)

44

[image:63.595.102.496.249.576.2]

f. Proses penyambungan dengan las antara pipa kapiler output dengan pipa input evaporator, dalam proses penyambungan ini diperlukan alat las dengan bahan perak dan kuningan. Alat bantu menggunakan tang yang berfungsi untuk penahan pada saat proses pengelasan dan juga memipihkan diameter pipa saluran masuk evaporator supaya pipa kapiler dapat tersambung dengan baik.

Gambar 3.21 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator

(64)
[image:64.595.100.514.106.595.2]

45

Gambar 3.22 Proses pengelasan evaporator dengan kompresor

h. Proses pengisian metil, dalam proses ini metil mempunyai fungsi untuk membersihkan saluran pipa – pipa pada freezer yang sudah jadi dan sebagai proses pengecekan ada atau tidak kebocoron pada freezer.

Gamabar 3.23 Proses pengisian metil

(65)

46

untuk mengeluarkan udara – udara yang masih terjebak dalam saluran – saluran pipa di freezer agar siklus dalam freezer dapat bekerja dengan maksimal.

Gambar 3.24 Proses pemvakuman

j. Proses pengisian refrigeran R134a, dalam proses ini diperlukan refrigeran R134a sebagai fluida kerja freezer. Tekanan refrigeran yang akan dimasukan dalam siklus freezer harus sesuai dengan standar kerja freezer agar dapat bekerja dengan maksimal.

(66)

47

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Mesin yang diteliti

Mesin yang diteliti merupakan freezer dengan siklus kompresi uap hasil rangkaian sendiri dengan komponen standar dari freezer yang tersedia di pasaran.

Freezer yang dirangkai menggunakan daya kompresor 115 watt dan dengan

[image:66.595.104.505.312.672.2]

panjang pipa kapiler 150 cm. Proses pendinginan yang terjadi di dalam freezer ini dilakukan dengan cara kontak langsung dengan benda yang ada di dalam ruangan evaporator.

(67)

48

4.2 Skematik Mesin Pendingin Freezer yang Diteliti

Gambar 4.2 adalah skematik dari mesin pendingin yang diteliti. Dalam skematik ini ditentukan posisi titik – titik yang akan dipasang alat termokopel dari

[image:67.595.98.496.217.606.2]

freezer dengan siklus kompresi uap yang sudah di rangkai.

Gambar 4.2 Posisi alat ukur suhu pada skematik mesin freezer

Keterangan untuk Gambar 4.2 :

Titik 1 : posisi termokopel sebelum masuk kompresor

(68)

49

Gambar 4.3 menyajikan skematik dari mesin pendingin yang diteliti. Dalam posisi ini ditentukan posisi titik – titik yang dipasang alat ukur tekanan dari

[image:68.595.97.502.192.587.2]

freezer dengan siklus kompresi uap yang sudah dirangkai.

Gambar 4.3 Posisi alat ukur tekanan pada skematik mesin freezer

Keterangan untuk Gambar 4.3 :

Titik 1 : posisi alat ukur tekanan sebelum masuk kompresor

Titik 2 : posisi alat ukur tekanan setelah keluar kompresor

4.3 Alat Bantu Penelitian

(69)

50 a. Termokopel dan penampil suhu

Termokopel berfungsi sebagai sensor suhu untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik. Penampil suhu mempunyai fungsi sebagai alat untuk memperlihatkan nilai suhu yang diukur.

Gambar 4.4 Termokopel Gambar 4.5 Penampil suhu

b. Pengukur tekanan

Pengukur tekanan berfungsi untuk mengetahui nilai tekanan refrigeran. Pengukuran tekanan berwarna merah untuk mengukur tekanan tinggi dan yang berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah.

(70)

51 c. P-h diagram R134a

[image:70.595.100.509.242.601.2]

P-h diagram ini berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap mesin pendingin. Dengan p-h diagram , dapat diketahui nilai entalpi disetiap titik yang diteliti (h1,h2,h3 dan h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) dan suhu keluar kompresor (T2). Gambar 4.7 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram p-h,untuk R134a.

Gambar 4.7 Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R134a.

d. Gelas ukur

(71)

52 Gambar 4.8 Gelas ukur

e. Air

Air berfungsi sebagai beban pendingin pada mesin freezer yang diteliti.

(72)

53 f. Kabel roll

[image:72.595.99.494.196.541.2]

Kabel roll adalah alat yang berfungsi untuk menghubungkan sumber listrik ke sejumlah alat listrik maupun elektronik.

Gambar 4.10 Kabel roll

4.4 Beban pendingin

Beban pendingin yang digunakan dalam penelitian adalah air. Kondisi suhu awal beban pendinginan dan suhu beban pendingin dari waktu ke waktu diukur dengan menggunakan termokopel.

4.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada titik yang ditentukan.

(73)

54

[image:73.595.102.511.194.700.2]

dilakukan setiap 30 menit sekali. Tabel 4.1 merupakan tabel untuk mencatat hasil pengukuran suhu dan tekanan.

Tabel 4.1 Tabel pencatatan hasil pengukuran suhu dan tekanan

No

Waktu t (menit)

T1

(0C)

T3

(0C)

Tekanan rendah Tekanan tinggi

P1 (Bar)

P2 (Bar)

1 30

2 60

3 90

4 120

5 150

6 180

7 210

8 240

9 270

10 300

11 330

12 360

13 390

14 420

15 450

(74)

55 4.6 Cara Mengolah Data dan Pembahasan

Prosedur pengolahan data :

a. Setelah semua data suhu dan tekanan pada setiap titik diperoleh maka langkah selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus kompresi uap pada P – h diagram. Dengan menggambarkan P – h diagram dapat diketahui nilai entalpi (h1, h2, h3, h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) dan suhu refrigeran keluar kompresor (T2).

b. Nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk menghitung besarnya energi persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor, menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran menghitung besarnya energi persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator, nilai COP ideal, nilai COP aktual freezer, dan efisiensi freezer.

c. Perhitungan dan pengolahan data dapat menggunakan persamaan – persamaan yang ada seperti Persamaan (2.1) untuk menghitung kerja kompresor, Persamaan (2.2) untuk mehitung energi kalor yang dilepas kondensor, Persamaan (2.3) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator, Persmaan (2.4) untuk mehitung COPaktual, Persamaan (2.5) untuk menghitung COPideal dan Persamaan (2.6) untuk menghitung efisiensi freezer.

(75)

56

e. Hasil – hasil penggambaran dalam bentuk grafik tersebut kemudian di bahas. Pembahasan dilakukan dengan mempertimbangkan hasil – hasil penelitian sebelumnya atau hasil penelitian orang lain. Juga harus memperhatikan tujuan – tujuan penelitian yang sudah ditentukan.

4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan dapat diperoleh dari pembahasan hasil penelitian yang sudah dilakukan. Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari penelitian.

(76)

57 BAB V

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil Penelitian

[image:76.595.104.515.231.766.2]

Hasil penelitian memberikan nilai suhu refrigeran masuk kompresor dan nilai suhu masuk filter serta tekanan refrigeran masuk kompresor dan tekanan refrigeran keluar kompresor sesuai dengan skematik yang digambarkan (Gambar 4.3). Tabel 5.1 menyajikan nilai rata – rata suhu refrigeran masuk kompresor (T1) dan suhu refrigeran sebelum masuk pipa kapiler (T3) dengan beban pendinginan 0,5 liter selama pengambilan data, serta tekanan rata – rata menghasilkan tekanan rendah P1 dan tekanan tinggi P2.

Tabel 5.1 Nilai rata – rata suhu masuk kompresor dan sebelum masuk filter dengan nilai rata – rata tekanan rendah serta tekanan tinggi.

No

Waktu t menit

T1 (0C)

T3 (0C)

Tekanan rendah Tekanan tinggi P1

(Bar)

P2 (Bar)

1 30 26,2 37,02 1,3 10,6

2 60 26,2 38,05 1,4 10,9

3 90 25,8 39,01 1,4 10,8

4 120 26,3 38,44 1,4 10,9

5 150 26,2 38,56 1,4 10,7

6 180 25,8 39,04 1,4 10,8

7 210 25,9 38,65 1,3 10,9

8 240 25,8 38,33 1,4 10,9

9 270 26,0 38,67 1,3 10,8

10 300 26,0 38,88 1,3 10,7

11 330 26,0 39,03 1.3 10,9

12 360 25,8 38,54 1,3 10,7

13 390 25,6 38,78 1,3 10,7

14 420 25,1 38,76 1,3 10,7

15 450 24,9 38,66 1,3 10,8

(77)

58

[image:77.595.99.518.199.640.2]

Nilai entalpi pada tiap titik pada siklus kompresi uap disajikan pada Tabel 5.2. Dengan beban pendinginan 0,5 liter air dari waktu 30 menit sampai dengan 480 menit. Tabel 5.2 juga menyajikan suhu evaporator (Te) dan suhu kondensor (Tc).

Tabel 5.2 Nilai entalpi pada titik 1, 2, 3, 4, Te danTc

Waktu t (menit)

Nilai entalpi

Te (0C)

Tc (0C) h1 (kJ/kg) h2 (kJ/kg) h3 (kJ/kg) h4 (kJkg)

30 425 482 255 255 -21 43

60 425 480 257 257 -20 44

90 426 479 258 258 -20 43

120 427 482 258 258 -20 44

150 428 482 258 258 -20 43

180 428 481 258 258 -20 43

210 427 480 254 254 -21 45

240 425 481 255 255 -20 44

270 429 482 255 255 -21 44

300 428 482 258 258 -21 44

330 428 480 255 255 -21 43

360 427 481 257 257 -21 43

390 427 482 257 257 -21 43

420 428 481 258 258 -21 43

450 426 480 255 255 -21 43

480 428 481 255 255 -21 44

5.2 Perhitungan

(78)

59

Jumlah energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3), Qin = h1-h4, kJ/kg.

Contoh perhitungan untuk Qin dilakukan pada menit ke 270 dengan beban pendingin sebesar 0,5 liter air.

Qin = h1-h4, kJ/kg

Qin = (429-255) kJ/kg

Qin = 174 kJ/kg

[image:78.595.103.511.198.759.2]

Hasil perhitungan untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.3. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama.

Tabel 5.3 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin).

No

Waktu t (menit)

Beban pendingin 0,5 liter air Q in (kJ/kg) h1 (kJ/kg) h4 (kJ/kg)

1 30 425 255 170

2 60 425 257 168

3 90 426 258 168

4 120 427 258 169

5 150 428 258 170

6 180 428 258 170

7 210 427 254 173

8 240 425 255 170

9 270 429 255 174

10 300 428 258 170

11 330 428 255 173

12 360 427 257 170

13 390 427 257 170

14 420 428 258 170

15 450 426 255 171

(79)

60

b. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout).

Jumlah energi kalor yang dilepas kondensor (Qout) persatuan massa refrigeran dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.2), Qout = h2 - h3, kJ/kg. Contoh perhitungan untuk Qout dilakukan pada menit ke 270 dengan beban pendingin sebesar 0,5 liter air.

Qout = h2 - h3, kJ/kg

Qout = 482-255, kJ/kg

Qout = 227, kJ/kg

[image:79.595.102.513.214.761.2]

Hasil perhitungan untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.4. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama.

Tabel 5.4 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)

No

Waktu t (menit)

Beban pendingin 0,5 liter air Qout (kJ/kg) h2

(kJ/kg)

h3 (kJ/kg)

1 30 482 255 227

2 60 480 257 223

3 90 479 258 221

4 120 482 258 224

5 150 482 258 224

6 180 481 258 223

7 210 480 254 226

8 240 481 255 226

9 270 482 255 227

10 300 482 258 224

11 330 480 255 225

12 360 481 257 224

13 390 482 257 225

14 420 481 258 223

15 450 480 255 225

(80)

61

c. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.1), Win = h2 - h1, kJ/kg. Contoh perhitungan untuk Win dilakukan pada menit ke 270 dengan beban pendinginan sebesar 0,5 liter air.

Win = h2 - h1, kJ/kg

Win = 482-429, kJ/kg

Win = 53, kJ/kg

[image:80.595.99.514.233.710.2]

Hasil perhitungan untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.5. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama.

Tabel 5.5 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

No

Waktu t (menit)

Beban pendingin 0,5 liter air

Win (kJ/kg) h2 (kJ/kg) h1 (kJ/kg)

1 30 482 425 57

2 60 480 425 55

3 90 479 426 53

4 120 482 427 55

5 150 482 428 54

6 180 481 428 53

7 210 480 427 53

8 240 481 425 56

(81)
[image:81.595.102.515.132.593.2]

62

Tabel 5.5 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

No

Waktu t (menit)

Beban pendingin 0,5 liter air Win (kJ/kg) h2

(kJ/kg)

h1 (kJ/kg)

10 300 482 428 54

11 330 480 428 52

12 360 481 427 54

13 390 482 427 55

14 420 481 428 53

15 450 480 426 54

16 480 481 428 53

d. Koefisien prestasi aktual (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) COPaktual = (Qin) / (Win). Contoh perhitungan COPaktual dilakukan pada menit ke 270 dengan beban pendingin sebesar 0,5 liter air.

COPaktual = (Qin) / (Win)

COPaktual = (174) / (53)

COPaktual = 3,28

(82)
[image:82.595.104.511.130.571.2]

63

Tabel 5.6 Hasil perhitungan koefisien prestasi aktual freezer (COPaktual)

No

Waktu t (menit)

Beban pendingin 0,5 liter air

COPaktual Qin

(kJ/kg)

Win (kJ/kg)

1 30 170 57 2,98

2 60 168 55 3,05

3 90 168 53 3,17

4 120 169 55 3,07

5 150 170 54 3,15

6 180 170 53 3,21

7 210 173 53 3,26

8 240 170 56 3,04

9 270 174 53 3,28

10 300 170 54 3,15

11 330 173 52 3,33

12 360 170 54 3,15

13 390 170 55 3,09

14 420 170 53 3,21

15 450 171 54 3,17

16 480 173 53 3,26

e. Koefisien prestasi ideal (COPideal)

Koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) COPideal = ( 273,15 + Te ) / Tc - Te) Contoh perhitungan untuk COPideal dilakukan pada menit ke 270 dengan beban pendinginan sebesar 0,5 liter air.

(83)

64

[image:83.595.104.519.204.583.2]

Hasil perhitungan untuk keseluruhan data disajikan pada Tabel 5.7. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama.

Tabel 5.7 Hasil perhitungan koefisien prestasi ideal freezer (COPideal)

No

Waktu t (menit)

Beban pendingin 0,5 liter air

COPideal Tkondensor

(0C)

Tevaporator (0C)

1 30 43 -21 3,94

2 60 44 -20 3,96

3 90 43 -20 4,02

4 120 44 -20 3,96

5 150 43 -20 4,02

6 180 43 -20 4,02

7 210 45 -21 3,82

8 240 44 -20 3,96

9 270 44 -21 3,88

10 300 44 -21 3,88

11 330 43 -21 3,94

12 360 43 -21 3,94

13 390 43 -21 3,94

14 420 43 -21 3,94

15 450 43 -21 3,94

16 480 44 -21 3,88

f. Efisiensi freezer (%)

Efisiensi freezer dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6), yaitu : ƞ = (COPaktual / COPideal) x 100%

(84)

65

Ƞ = (COPaktual / COPideal) x 100%

Ƞ = (3,28 / 3,88) x 100%

Ƞ = 84,63 %

[image:84.595.102.516.181.716.2]

Hasil keseluruhan perhitungan disajikan pada Tabel 5.8. Perhitungan dilakukan dengan cara yang sama.

Tabel 5.8 Hasil perhitungan efisiensi freezer

No

Waktu t (menit)

Beban pendingin 0,5 liter air Efisiensi, ƞ

(%) COPaktual COPideal

1 30 2,98 3,94 75,70

2 60 3,05 3,96 77,22

3 90 3,17 4,02 78,89

4 120 3,07 3,96 77,68

5 150 3,15 4,02 78,35

6 180 3,21 4,02 79,82

7 210 3,26 3,82 85,44

8 240 3,04 3,96 76,75

9 270 3,28 3,88 84,63

10 300 3,15 3,88 81,15

11 330 3,33 3,94 84,44

12 360 3,15 3,94 79,91

13 390 3.09 3,94 78,45

14 420 3,21 3,94 81,41

15 450 3,17 3,94 80,38

(85)

66 5.3 Pembahasan

[image:85.595.103.518.248.612.2]

Mesin freezer dapat berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Nilai rata – rata suhu kerja evaporator (Te) sebesar -20oC, serta nilai rata – rata suhu kerja kondensor (Tc) sebesar 43oC. Proses yang terjadi pada mesin freezer dapat digambarkan pada diagram p-h dengan siklus kompresi uap yang disertai dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut.

Gambar 5.1 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator

(86)

67

[image:86.595.104.525.192.574.2]

dianggap tidak mengalami perubahan (perubahan yang terjadi kecil dan dapat diabaikan). Pada menit ke 30 mesin dianggap sudah berada dalam keadaan yang stabil. Nilai energi kalor yang diserap evaporator paling kecil sebesar 168 kJ/kg dan paling besar 174 kJ/kg. Nilai rata – rata yaitu: 170,56 kJ/kg.

Gambar 5.2 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran.

(87)
[image:87.595.101.518.109.714.2]

68

Gambar 5.3 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran.

Hasil perhitungan untuk kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (Win) pada waktu t = 30 menit sampai t= 480 menit disajikan pada Gambar 5.3. Nilai kerja kompresor paling kecil sebesar 52 kJ/kg dan yang paling besar sebesar 57 kJ/kg. Nilai rata – rata sebesar 54 kJ/kg. Nilai rata – rata ini dapat dianggap sebagai nilai pada saat stabil.

(88)

69

[image:88.595.105.514.210.575.2]

Hasil perhitungan untuk koefisiensi prestasi aktual ((COPaktual) pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.4. Nilai koefisiensi prestasi aktual paling kecil sebesar 2,98. Nilai terbesar sebesar 3,33. Nilai rata – rata sebesar 3,16, nilai rata – rata ini dapat dianggap nilai pada saat stabil.

Gambar 5.5 Coefficien of Performance (COPideal)

(89)

70

Gambar 5.6 Efisiensi mesin freezer (ƞ)

Hasil perhitungan untuk efisiensi freezer pada waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 5.6. Nilai terkecil efisiensi freezer sebesar 75% dan nilai terbesar sebesar 85 %. Nilai rata – ratanya sebesar. 80,27 %. Nilai efisieansi freezer bisa dilihat di Tabel 5.8.

(90)

71

Nilai – nilai Qin, Qout, Win, COPaktual, COPideal dan efisiensi ada sedikit perubahan. Hal ini dapat terjadi kemungkinan dikarenakan kondisi udara di sekitar kondensor tidak stabil, apa lagi pada penelitian ini dilakukan di luar ruangan sehingga kecepatan angin, suhu udara dapat berubah – ubah.

Proses pemanasan lanjut yang terjadi pada siklus kompresi uap disebabkan karena adanya proses perpindahan kalor yang terjadi pada saat saluran penghubung antara evaporator dan kompresor. Udara luar yang lebih tinggi menyebabkan kalor berpindah dari udara luar ke refrigeran di dalam pipa. Kalor yang diterima refrigeran menyebabkan suhu refrigeran berada pada kondisi uap panas lanjut.

(91)

72

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Hasil penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui karakteristik

freezer dengan daya kompresor 115 watt, panjang pipa kapiler 150 cm

memberikan beberapa kesimpulan :

a. Mesin freezer berhasil dirangkai dan dapat bekerja dengan baik, dengan suhu kerja evaporator (Te) rata – rata sebesar -20oC dan suhu kerja kondensor (Tc) rata – rata sebesar 43oC.

b. Nilai rata – rata energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada saat stabil sebesar 170,56 kJ/kg.

c. Nilai rata – rata energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout) pada saat stabil sebesar 224,56 kJ/kg.

d. Nilai rata – rata kerja yang dilakukan kompresor (Win) pada saat stabil sebesar 54 kJ/kg.

e. Nilai rata – rata koefisiensi prestasi aktual freezer (COPaktual) pada saat stabil sebesar 3,16.

f. Nilai rata – rata koefisiensi prestasi ideal freezer (COPideal) pada saat stabil sebesar 3,94.

(92)

73 6.2 Saran

Dari proses penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui karakteristik

freezer dengan daya kompresor 115 watt, panjang pipa kapiler 150 cm, ada

beberapa saran yang dapat dikemukakan

Gambar

Gambar 2.7  Evaporator
Gambar 2.8  Kompresor hermetik
Gambar 2.10 Kondensor
Gambar 2.11 Pipa kapiler
+7

Referensi

Dokumen terkait

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

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

Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat, perusahaan diharapkan mampu mengikuti perkembangan tersebut untuk meningkatkan kinerja perusahaan membutuhkan

Adapun yang menjadi objek penelitian ini adalah siswa kelas III SDN 29 Cakranegara yang berjumlah 36 orang. Observer dalam penelitian ini adalah guru kelas III SDN

--- Bahwa terdakwa ENDIH SUENDIH Bin AKHMAD, pada hari Selasa tanggal 01 Oktober 2013 sekitar pukul 12.00 Wib atau setidak-tidaknya pada suatu waktu lain dalam bulan

Korelasi data yang digunakan pada penelitian ini adalah korelasi data ordinal, variabel yang pertama dalam penelitian ini adalah jenjang kepangkatan personil Polri, yaitu