Analisis Kinerja Refrigerator Dengan Kompresor 1 HP
Memakai Refrigeran R134a
Khambali
1, Sadar Wahjudi
2, Agus Harijono
31,2,3 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Malang
1khambali@polinema.ac.id, 2sadar.wahjudi@polinema.ac.id, 3agus.harijono@polinema.ac.id
Abstract− SUMMARY
R134a is a type of refrigerant used in refrigeration. A lack or excess quantity of stuffing the refrigerant can cause poor performance of the refrigerator.
The study was conducted by examining the performance of R134a refrigerant filling quantity which serve as the independent variable, dependent variable sehinggan COP will know the relationship between the quantity of mass stuffing of the COP refrigerator.
The results showed that the quantity of refrigerant R134a stuffing effect on the value of the COP. The addition amount of mass refrigerant R134a refrigerator disikan into effect on the increase in value of the COP up to stuffing optimal refrigerant. The addition of the stuffing mass of refrigerant exceeds the optimal value causes impairment COP refrigerator
Keywords : Refrigerant, R134a, COP
I.
PENDAHULUAN
Semua sistem refrigerasi bekerja dengan menggunakan refrigeran sebagai fluida kerjanya. Refrigeran yang dimasukkan ke dalam refrigerator berfungsi untuk menyerap panas dan membuang panas. Penyerapan panas terjadi pada evaporator, sedang pembuangan panas terjadi pada kondensor. Nilai COP (Coefficient of Performance) suatu mesin refrigerasi ditentukan oleh beberapa faktor. Salah satu faktor yang sangat menentukan COP mesin refrigerasi adalah efek refrigerasi. Sedangkan nilai efek refrigerasi ditentukan oleh beberapa faktor yang salah satu di antaranya adalah kuantitas massa isian refrigeran. Hal tersebut bisa kita jumpai pada mesin refrigerotor yang kekurangan refrigeran. Kekurangan refrigeran akan berakibat pada penurunan efek refrigerasi yang ditandai dengan mesin refrigerator kurang atau sulit dingin .
Kauantitas refrigeran yang diisikan ke dalam refrigerator dapat divariasikan begitu pula dengan jenis refrigerannya. Jenis refrigeran yang banyak dipakai pada saat ini salah satunya adalah R134a yang memiliki sifat-sifat baik ditinjau dari segi teknik seperti: kestabilan yang tinggi, tidak mudah terbakar, tidak beracun dan relatif mudah didapat.
Dari uraian di atas maka kami mengadakan penelitian tentang analilis kinerja refrigerator menggunakan refrigeran R134a.
.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian Terdahulu
Refrigeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi dan harus mudah menguap dalam temperatur rendah. Refrigeran merupakan komponen terpenting siklus refrigerasi karena refrigeran yang menimbulkan efek pendinginan dan pemanasan pada mesin refrigerasi. Refrigeran menyerap panas dari satu lokasi dan membuangnya ke lokasi yang lain, biasanya melalui mekanisme evaporasi dan kondensasi. Refrigeran yang digunakan pada sistem pendinginan kompresi uap harus mempunyai mempunyai sifat-sifat kimia, fisika, termodinamika tertentu yang sesuai dengan kondisi penggunaan. R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik, tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. R-134a juga memiliki kelemahan di antaranya, tidak bisa dijadikan pengganti R-12 secara langsung tanpa melakukan modifikasi sistem refrigerasi (drop in subtitute), relatif mahal, dan masih memiliki potensi sebagai zat yang dapat menyebabkan efek pemanasan global karena memiliki Global Warming Potential (GWP) yang signifikan. Selain itu R-134a sangat bergantung kepada pelumas sintetik yang sering menyebabkan masalah dengan sifatnya yang higroskopis, [1].
Penelitian yang berkaitan dengan refrigeran R134a pada sistem refrigerasi otomotif zaman sekarang dengan cara mengevaluasi konsumsi daya, temperature kabin dan kinerja refrigerator pada beban dan putaran yang bervariasi menggunakan refigeran Hydrofluorocarbon (HFC-R134a) yang dicampurkan dengan refrigerant hidrokarbon untuk otomotif hasil penelitiannya menunjukkan bahwa campuran kedua refrigerant tersebut memberikan kenaikan nilai COP dibandingkan dengan jika menggunakan R134a dari segi konsumsi energy dan distribusi temperature. Besar konsumsi energy bervariasi tergantung pada kecepatan putaran kompresor AC. Jika putaran kompresor nail maka temperature ruangan akan turun yang mengakibatkan COP turun. Dengan demikian konsumsi energinya nmengalami peningkatan. [8].
Komposisi optimal campuran HFC407C /HC290 /HC600a sebagai alternatif HCFC-22 pada Air Coditioning Windows (AC Windows).. Hasil penelitiannya menyatakan bahwa perilaku HCFC-22 dan HFC-407C dengan beragam bagian campuran HC (10 hingga 25%) dengan minyak mineral sebagai pelumas kompresor dianalisa dengan beragam kondisi
tes pada AC windows. Dari pembahasan ditemukan bahwa COP sebenarnya dari M20 (campuran HC 20% berdasarkan berat pada HFC-407C) adalah 8,19 hingga 11,15% lebih tinggi dibandingkan HCFC-22 pada berbagai suhu udara masuk condensor. Konsumsi daya M20 selama penarikan adalah 2,34 hingga 10,45% lebih tinggi dibandingkan HCFC22. Namun waktu penarikan berkurang sebesar 32,51% yang menghasilkan konsumsi energi rendah. Campuran ini mensyaratkan memperpanjang condensor sebesar 19% untuk mempertahankan tekanan penggantian dengan batas yang dapat diterima [2].
Refrigeran hidrokarbon dapat berupa zat tunggal (misal MC-22 yang merupakan propana) atau campuran (misal MC-12 dan R134A yang merupakan campuran dari propana, isobutana dan n-butana). Refrigeran hidrokarbon campuran bersifat zeotrop, berperilaku sangat berbeda dibanding dengan zat tunggal atau campuran azeotropik. Campuran ini tidak menguap dan mengembun pada suatu temperatur tetap, tetapi pada kisaran tertentu yang sering di sebut dengan glide. Refrigeran ini tepat berada pada titik didih (buble temperature) saat campuran tepat seluruhnya mencapai keadaan cair yaitu tepat pada akhir proses pengembunan. Refrigeran ini tepat berada pada titik embun (dew temperature) saat campuran tepat seluruhnya mencapai keadaan uap yaitu pada akhir proses penguapan. Efek temperatur glide ini akan berpengaruh besar pada proses di dalam evaporator dan kondensor. Temperatur penguapan meningkat dengan semakin lanjutnya proses penguapan berlangsung, sedangkan di dalam kondensor temperatur pengembunan menurun bersamaan dengan berlangsungnya proses pengembunan. Perubahan temperatur pada tekanan tetap ini merugikan efek perpindahan panas pada evaporator dan kondenser. Oleh karena itu standard maksimal glide temperature yang diijinkan untuk refrigeran adalah 12 K [7].
Pertambahan beban berpengaruh pada naiknya kerja kompresi tetapi tidak diiringi kenaikan kapasitas evaporasi yang signifikan sehingga COP yang dihasilkan tiap penambahan beban mengalami penurunan. Karakteristik dari R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja masing- masing refrigerant. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik daripada R134a, tetapi R22 tidak ramah lingkungan, sebaliknya, R134a lebih ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22Dengan dasar itulah maka proses retrofit menggunakan refrigeran hidrokarbon campuran (MC-12 dan R134a) dilakukan pada fasa cair untuk menjaga komposisi campuran dan menjaga agar glide temperatur tidak berlebih. Retrofit MC-22 bisa dilakukan pada fasa cair dan gas, karena merupakan zat tunggal [3].
Refrigeran harus memiliki beberapa sifat seperti ramah lingkungan, yang ditunjukkan dengan nilai ODP nol, dan GWP yang dapat diabaikan, properti termofisika dan karakteristik perpindahan kalor yang baik, kerapatan fasa uap yang rendah, dan kelarutan yang baik dengan pelumas mineral. Pemilihan hidrokarbon sebagai refrigeran alternatif ramah lingkungan pengganti CFC dan HCFC harus
memperhatikan beberapa hal diantaranya titik didih pada tekanan normal , kapasitas volumetrik dan efisiensi energi. Titik didih harus diperhatikan untuk menjamin apakah tekanan operasi sama dengan CFC untuk menghindari keperluan penggantian peralatan tekanan tinggi seperti kompresorPenelitian mengenai Refrigeran yang lebih ramah lingkungan telah dilakukan oleh beberapa peneliti terdahulu, dengan variasi yang beragam. Penelitian tentang beberapa refrigerant hidrokarbon R290 dan campuran antara refrigerant R404a dan R410a menunjukkan bahwa bahwa performansi R290 sama dengan R410a, sedangkan performansi R404a 6,5% lebih tinggi dari R290 pada temperature kondensor 46 oC s.d. 47.6 oC [3].
Performa refrigeran R600a dan dibandingkan dengan R12 dan R 134a menunjukkan bahwa R600a memiliki keunggulan dibandingkan dengan kedua refrigeran tersebut dari segi tekanan di kondensor yang lebih rendah. Hasil penelitiannya juga menunjukkan bahwa performasi redfrigerator yang menggunakan R600a lebih tinggi dari pada yang menggunakan R12 atau R 134a. Begitu juga prosentase kebocoran R600a lebih kecil dari pada R12 dan R134a [7].
Selama operasi berkelanjutan dari sistem itu tidak ada penyimpangan signifikan dari tingkat minyak awal pada indikator yang diamati dan karena itu miscibilitas (sifat dapat dicampur) minyak M20 dengan minyak mineral ditentukan. Fakta bahwa minyak polyester (POE) dapat disebarkan dengan menggunakan M20 menggantikan HFC-407C adalah penemuan penting pada penelitian ini. Di antara campuran M20 akan menjadi pilihan terbaik bagi AC windows HCFC22 tanpa mengubah minyak mineral. Namun harga untuk mendapatkan daya larut dengan minyak mineral mungkin dapat berupa mudah terbakar. Ini mungkin bukan resiko tinggi bagi konsumen karena beban kecil dan sistem tertutup tapi bagi produsen yang harus menangani sejumlah besar di pabrik, itu penting [4].
Performansi refrigeran hidrokarbon murni dan campuran hidrokarbon, menunjukkan bahwa performansi mesin refrigerasi juga dipengaruhi oleh efek temperatur lingkungan kondensor saat bekerja. Pada temperatur lingkungan 25 oC akan memberi efek
kerja kondensor yang lebih baik dari pada temperatur lingkungan 28 oC yang ditunjukkan dengan penurunan
konsumsi energi. Berbagai jenis refrigeran yang berbeda akan memberikan pengaruh yang berbeda pula pada konsumsi energi [2].
Beberapa refrigeran menggunakan refrigeran hidrokarbon dan HFC pada temperatur lingkungan yang berbeda terhadap mesin pendingin. Investigasi yang dilakukan pada temperatur luar 27,8 oC hingga 57 oC
menunjukkan adanya peningkatan kapasitas dan COP untuk masing-masing refrigeran jika temperatur luar turun [2]. Simulasi efek temperatur kondensassi pada 30
oC dan 45 oC terhadap performansi HC dan HFC untuk
fined-tube evaporator menunjukkan bahwa penurunan tempeartur kondensasi dapat meningkatkan COP. Hasil penelitiannya juga menunjukkan bahwa campuran antara refrigeran hidrokarbon dan HFC juga dapat digunakan pada mesin refrigerasi domestik [3].
B. Kinerja Refrigerator
Sistem refrigerasi kompresi uap mempunyai parameter-parameter yang sangat penting, antara lain: kerja kompresi, laju pengeluaran panas, efek refrigerasi, dan koefisien kinerja (coefficient of performance, COP). Untuk menjelaskan penentuan parameter-parameter tersebut dapat dilakukan dengan penggunaan sketsa proses system refrigerasi yang gambarnya dapat dilihat pada diagram temperatur-entropi (Gbr. 1a) dan pada diagram tekanan-entalpi (Gbr. 1b).
A
B
GAMBAR 1SIKLUS REFRIGERASI KOMPRESI UAP
A.PADADIAGRAMTEMPERATUR-ENTROPI
B.PADA DIAGRAM TEKANAN-ENTHALPI
Koefisien kinerja (COP), menurut Moran [5] adalah rasio antara efek refrigerasi dan kerja kompresi. Efek refrigerasi persatuan massa nerdarakan diagram pada Gambar 1b ditentukan oleh perubahan pada proses 4-1 yang dapat dinyatakan dengan selisih entalphi h1 – h4.
Sedangkan kerja kompresi persatuan massa refrigeran ditentukan oleh perubahan entalpi pada proses 1-2 dan dapat dinyatakan sebagai selisih enthalpy h2 – h1.
Sehingga Koefisien kinerja dapat dinyatakan dengan persamaan COP =
kompresi
kerja
i
refrigeras
efek
= 1 2 4 1h
h
h
h
(1)III.
METODE PENELITIAN
Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini yaitu jenis hydrofluorocarbon R134a. Parameter yang digunakan sebagai variabel bebas adalah kuantitas isian refrigeran yang dimasukkan ke dalam mesin refrigerasi, sedangkan yang dijadikan sebagai variabel terikat adalah COP. Penelitian dilakukan dengan cara mengisi refrigeran pada mesin refrigerasi yang diagramnya ditunjukkan pada Gbr 2. Pengisian refrigeran dilakukan dengan kuantitas massa isian yang bervariasi (dari nilai terkecil yang dapat menghasilkan efek refrigerasi stabil hingga di atas isian optimal).
kondenser evaporator kompresor liquid receiver sight glass filter dryer pipa kapiler TXV T2 T1 HLP P2 P1 T3 P3 T4 P4
GAMBAR 2 DIAGRAM MESIN REFRIGERASI
Setelah mesin pendingin dioperasikan dalam kondisi steady maka data-data yang berupa besar tekanan dan temperatur pada setian kuantitas massa refrigerant, yaitu tekanan salurang masuk kompresor (P1),
temperatur pada saluran keluar evaporator (T1); tekanan
pada saluran keluar kompresor (P2), temperatur pada
saluran keluar kompresor (T2); temperatur pada saluran
keluar kondensor (T3); temperatur pada saluran masuk
evaporator (T4). Semua tekanan dan temperatur tersebut
diukur dengan alat ukur tekan dan temperatur
Data-data yang dihasilkan untuk setiap kuantitas massa refrigerant yang bervariasi tersebut kemudian digunakan untuk mencari enthalpi dengan mengacu pada tabel sifat-sifat termodinamika refrigeran yang telah tersedia. Enthapi yang telah diperoleh pada setiap kuantitas massa isian tersebut kemudian dibuat tabel. Tabel yang berisi nilai enthapi setiap tingkat keadaan kemudian digunakan untuk menghitung efek refrigerasidan kerja kompresi yang keduanya digunakan untuk menghitung COP sesuai dengan persamaan (1) yang telah disebut di atas. Hubungan atau pengaruh kuantitas isian terhadap refrigeran kemudian dianalisa.
IV.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Pengujian untuk mencari hubungan antar kuantitas massa isian refrigeran R134a terhadap kinerja refrigerator dilakukan dengan cara mengisikan refrigeran tersebut ke dalam mesin refrigerasi. Pengisian refrigeran ke dalam mesin refrigerator dilakukan secara bertahap dimulai dari kuantitas massa 10 g tetapi pada kuantitas 10 g sampai 40 g belum tampak adanya efek refrigerari pada refrigerator. Pada saat kuantitas massa isian refrigeran mencapai 50 g mulai ada terjadi efek refrigerasi yang ditandai denganadanya perubahan temperatur, yaitu telah terjadi fenomena penurunan temperatur T4 pada evaporator.
Selanjutnya kuantitas massa isian R134a yang disikan kedalam refrigerator diubah-ubah secara bertahap dengan cara menambah massa refrigeran sebesar 10 g. Data-data berupa temperatur pada berbagai posisi yaitu pada saluran masuk dan keluar kondensor, saluran masuk dan keluar evaporator dan tekanan pada saluran masuk dan saluran keluar kompresor diamati dan dicatat perubahan temperatur dan tekanan yang terjadi pada setiap penambahan massa 10 g. Penambahan kuantitas isian refrigeran dan pengamatan temperatur dan tekanan dilakukan terus sampai pada batas tidak adanya efek refrigerasi yang ditandai dengan kenaikan temperatur secara terus menerus pada evaporator yg sebelumnya bertemperatur rendah di bawah 0 oC, dan
terjadinya peningkatan temperatur yang sangat tajam pada kondensor, juga terjadi peningkatan tekanan yang sangat tinggi pada refrigerator. Setelah dilakukan beberapa kali pengujian akhirnya diambil ketetapan untuk pengujian-pengujian selanjutnya bahwa nilai massa refrigeran terendah adalah 50 g dan yang tertinggi adalah 380 g. Alasan pengambilan data dimulai dari kuantitas isian refrigeran R134a sebesar 50 g karena pada kuantitas isian tersebut refrigerator mulai menghasilkan efek pendinginan kecil pada evaporator. Sedangkan akhir massa isian pada 500 g karena sudah ada indikasi bahwa pada massa isian lebih dari 500 g mengakibatkan efek pendinginan mulai mulai turun drastis dan terjadi peningkatan temperatur dan tekanan yang sangat tinggi pada bagian discharge kondensor. Dari penelitian refrigerator yang menggunakan refrigeran hydrofluorocarbon R134a dan setelah data-data yang dihasilkan diolah berdasarkan sifat-sifar termodinamika refrigeran R134a maka dapat di peroleh hubungan antara kuantitas massa isian refrigeran R134a terhadap performansi refrigerator. Data-data yang berupa temperatur pada setiap kuantitas digunakan untuk mencari nilai enthalpi setiap tingkat keadaan refrigeran dalam siklus refrigerasi. Kemudian entalphi pada setiap tingkat keadaan tersebut digunakan untuk mendapatkan efek refrigerasi dan kerja kompresi refrigerator. COP dihasilkan dari rasio antara efek refrigerasi dengan kerja kompresi sesuai dengan persamaan (1). Nilai COP yang telah dihitung dari persamaan tersebut pada setiap kuantitas isian kemudian diplot menjadi sebuah grafik yang menunjukkan pengaruh variasi kuantitas massa isian refrigeran R134a terhadap COP. Selain dapat digunakan untuk menunjukkan hubungan kuantitas masssa isian refrigeran terhadap performansi refrigerator, data-data yang diperoleh juga dapat digunakan untuk menunjukkan hubungan atau pengaruh kuantitas massa isian refrigeran hidrofluorocarbon R134a terhadap beberapa parameter, di antaranya adalah tekanan pada saluran masuk dan keluar kompresor, temperatur evaporator, temperatur kondensor. Penambahan kuantitas refrigeran menyebabkan kenaikan tekanan pada saluran masuk dan saluran keluar kompresor. Penambahan kuantitas massa refrigeran hanya menyebabkan kenaikan kecil pada nilai tekan pada saluran masuk kompresor,
sedangkan pada saluran keluar kompressor mengalami kenaikan yang sangat signifikan. Pengaruh kuantitas massa isian refrigeran R134a terhadap karakter refrigerator dapat dilihat pada Gbr 3 yang menunjukkan hubungan atara kuantitas massa isian refrigeran dengan temperatur evaporator (T4).
GAMBAR 3.PENGARUH KUANTITAS ISIAN REFRIGERAN R134A
TERHADAP TEMPERATUR T4
Hubungan antara kuantitas isian refrigeran R134a terhadap temperatur evaporator ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar tersebut menunjukkan bahwa kuantitas massa isian refrigeran dapat menyebabkan perubahan temperatur pada saluran masuk evaporator T4. Pada gambar tersebut terlihat bahwa perubahan
yang terjadi awalnya berupa penurunan temperatur kemudian berupa kenaikan temperatur. Pada kuantitas massa isian refrigeran dari 50 g hingga 300 g terjadi penurunan temperatur T4. Penurunan temperatur pada
saluran masuk evaporator pada kuantitas massa isian 50 g hingga 200 g tidak begitu signifikan, hal tersebut ditandai dengan bentuk garisnya landai. Sedangkan kuantitas massa isian refrigeran dari 200 g hingga 300 g
menghasilkan bentuk garis turun tajam, haltersebut menunjukkan bahwa penambahan massa isian pada 200 sampai 300 g sangat berpengaruh pada penurunan temperatur pada saluran masuk evaporator. Pada kuantitas massa isian 300 hingg 390 g menghasilkan garis sedikit menanjak atau landai, hal tersebut menunjukkan bahwa kuantitas massa isian refrigeran tidak bisa menghasilkan penurunan temperatur pada evaporator tapi malah menghasilkan yang sebaliknya yaitu dapat menyebabkan sedikit meningkatkan temperatur pada saluran masuk evaporator. Peningkatan kuantitas massa isian refrigeran secara bertahap dari 390 g sampai dengan 500 g menyebabkan terjadinya peningkatan temperatur T4 secara signifikan. Hal
tersebut berarti kuantitas massa lebih dari 380 g tidak bermanfat lagi pada refrigerator karena penambahannya justru menurunkan efek refrigerasi refrigerator. Pada Gambar 3 juga terlihat bahwa untuk massa isian refrigeran 450 g temperatur saluran masuk evaporator bernilai jauh di atas 0 oC. Fakta tersebut megidikasikan
bahwa untuk massa isian lebih dari 450 g maka tidak efek refrigerasi yang dihasilkan evaporator sangat kecil. Bahkan jika setelah 500 g kuantitas refrigeran ditambah lagi maka evaporator tidak akan menghasilkan efek
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 50 100 150 200 240 290 340 390 440 490 Tem pe rat ur T4 [ oC] Massa Isian [g]
refrigerasi sehingga yang terjadi adalah refrigerator tidak bisa dingin lagi.
Data-data penelitian yang dihasilkan juga dapat digunakan untuk menunjukkan hubungan atau pengaruh kuantitas massa isian refrigeran hidrofluorocarbon R134a terhadap temperatur kondensor (T2) seperti
tampak pada Gbr 4. Gambar tersebut menunjukkan bahwa peningkatan kuantitas massa isian refrigeran mengakibatkan terjadinya peningkatan temperatur di kondesor pada saluran masuk dan keluarnya. Kenaikan temperatur di kondensor adalah efek dari peningkatan tekanan refrigeran yang keluar dari kompresor. Pada Gambar 4 terlihat bahwa peningkatan temperatur pada kondensor berlangsung terus seiring dengan peningkatan kuantitas massa refrigeran tanpa ada pola yang fluktuatif atau kecenderungan turun kemudian naik lagi seperti yang terjadi pada perubahan temperatur pada evaporator. Kenaikan temperatur kondensor yang sangat signifikan akibat penambahan kuantitas massa isian refrigeran terjadi pada T2 yaitu
daerah di antara saluran keluar kompresor dan saluran masuk kondensor. Pada kuantitas isian refrigeran di atas 400 g berakibat pada peningkatan temperatur sangat tinggi pada saluran keluar kompresor, yaitu hampir 90 oC. Penambahan kuantitas refrigeran pada
refrigerator juga berakibat pada kenaikan tekanan pada sistem. Kenaikan secara terus menerus akibat penambahan refrigera tersebut terjadi pada saluran rendah dan saluran tinggi. Kenaikan tekanan yang sangat tinggi terjadi apabila refrigerator diisi dengan refrigeran melebihi isian optimal.
GAMBAR 4. PENGARUH KUANTITAS ISIAN REFRIGERAN R134a
TERHADAP TEMPERATUR T2
Sedangkan hubungan penting yang dicari dalam penelitian adalah pengaruh kuantitas isian refrigeran R134a terhadap performasi (COP) refrigerator dihitung menggunakan Persamaan (1). Variabel bebas pada penelitian ini adalah kuantitas massa isian refrigeran, sedangkan variabel terikatnya adalah performansi refrigerator. Dari data-data yang diperoleh dan setelah dilakukan pengolahan data, maka kedua variabel tersebut dapat diplot membentuk grafik yang menunjukkan hubungan antara variasi massa isian refrigeran terhadap COP seperti yang ditunjukkan pada Gbr 5. Gambar tersebut memperlihatkan pengaruh kuantitas isian terhadap performasi (COP) refrigerator yang menggunakan R134a sebagai refrigeran. Dari
Gambar tersebut terlihat bahwa kuantitas isian refrigeran terendah yaitu 50 g sudah dapat menghasilkan COP sebesar 2.0. Gambar tersebut juga menunjukkan bahwa peningkatan kuantitas isian refrigeran menyebabkan peningkatan nilai COP. Peningkatan COP tersebut terjadi karena peningkatan kuantitas isian refrigeran menyebabkan penurunan enthalpi keluar evaporator. Penurunan enthalpi pada saluran keluar evaporator berakibat pada peningkatan nilai efek refrigerasi secara signifikan karena enthalphi keluar kondensor sama dengan enthalpi keluar alat ekspansi. Peningkatan nilai efek refrigerasi yang signifikan menyebabkan peningkatan COP yang juga sangat signifikan karena kerja kompresi tidak mengalami peningkatan yang signifikan.
Gbr 5 menunjukkan nilai COP meningkat seiring dengan peningkatan kuantitas massa isian refrigeran hidrofluorocarbon R134a. Pada gambar tersebut terlihat bahwa peningkatan nilai COP dimulai dari kuantitas massa isian 50 g hingga 380 g. COP tertinggi yaitu 3,34 dicapai pada kuantitas isian refrigeran 380 g. Hal tersebut menunjukkan bahwa kuantitas isian optimal R134a untuk mesin refrigerator yang dipakai dalam penelitian ini adalah 380 g. Penambahan kuantitas isian refrigeran lebih dari 380 g mengakibatkan terjadinya penurunan nilai COP yang sangat tajam. Fenomena tersebut terjadi karena jika refrigerator diisi terlalu banyak atau melebih nilai optimal maka tekanan pada refrigerator akan mengalami kenaikan khususnya pada saluran keluar kompresor yang menyebabkan peningkatan secara tajam temperatur pada saluran keluar kompresor. Peningkatan temperatur saluran keluar kondensor mengindikasikan bahwa terjadi peningkatan kerja kompresi. Kenaikan kerja kompresi secara tajam mengakibatkan penurunan secara tajam pula COP-nya, karena kerja kompresi digunakan sebagai pembagi atau penyebut dalam mengihitung nilai COP.
GAMBAR 5. PENGARUH KUANTITAS ISIAN REFRIGERAN R134a
TERHADAP COP SISTEM REFRIGERASI
V.
KESIMPULAN DAN IMPLIKASI
Dari pembahasan dan analisis baik pada data-data yang dihasilkan maupun yang telah diolah maka hubungan antara kuantitas massa isian refrigeran hydrofluorocarbon R134a dengan performansi refrigerator dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
25 45 65 85 50 100 150 200 240 290 340 390 440 490 Tem p e ratu r T2 Massa Isian [g] 1.90 2.10 2.30 2.50 2.70 2.90 3.10 3.30 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 C O P Kuantitas isian [g]
1. Penambahan kuantitas isian refrigeran R134a berakibat pada penurunan temperatur pada evaporator hingga mencapi kuantitas massa 380 g. 2. Efek refrigerasi mesin refrigerasi meningkat seiring
dengan peningkatan kuantitas massa refrigeran R134a yang diisikan. Batas penambahan kuantitas massa isian refrigeran R134a yang dapat meningkatkan nilai efek refrigerasi adalah 380 g. Sedangkan penambahan kuantitas massa isian refrigeran R134a melebihi 380 g dapat mengakibatkan penurunan nilai efek refrigerasi. 3. Penambahan kuantitas isian refrigeran R134a
berakibat pada kenaikan temperatur pada kondensor yang berakibat pada peningkatan kerja kompresi. 4. Kuantitas refrigeran R134a yang diisikan pada
refrigerator berpengaruh pada nilai COP. Nilai COP meningkat seiring dengan peningkatan kuantitas refrigeran yang diisikan. Kenaikan nilai COP akibat penambahan kuantitas refrigeran yang diisikan mencapai nilai maksimal pada kuantitas massa refrigeran optimal.
5. Nilai optimal kunatitas massa refrigeran R134a yang diisikan untuk refrigerator yang digunakan dalam penelitian ini adalah 380 g yang menghasilkan COP tertinggi yaitu 3,34.
6. Pemberian massa refrigeran R134a yang diisikan pada mesin refreigerator jika melebihi isian optimal menyebabkan penurunan nilai COP dan juga dapat menyebabkan kerusakan pada mesin refrigerator tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
[1] ASHRAE, Hand Book Fundamentals
[2] Fernando, W. and Primal D., “Experimental Investigation of Refrigeran Charge Minimation of Small Capacity Heat Pump”, Royal Insttute of Technology, Stockholm, , pp. 159-167, Apr. 2007.
[3] Goran, Wall, “Optimization of Refrigeration Machinery”, International Journal of Refrigeration, Vol. 14., pp. 336-340, Apr. 2003.
[4] Huzoz, Murat.;: “Performance Comparison of Single-Stage and Cascade Refrigeration Systems Using R134a as the Working Fluid”; Kocaeli University, Department of Mechanical Education Kocaeli-TURKEY; Turkish J. Eng. Env. Sci. 2005 .
[5] Moran, Michael J. and Shaphiro, Howard N., “Fundamental of Engineering Thermodynamics”, 5th edition; John Wiley & Son, West Sussex, 2005, p 458.
[6] Parang, Mohd Rozy, Nasution Henry, “Experimental Study on The Replacement of HFC-R134a by Hydrocarbon Mixture in Automotive Air”, International Journal of Technology (2013) 1: 81-92 ISSN 2086-9614
[7] Verma1, Jitendra Kumar., “A Review of Alternative to R134a (CHA3CH2F)”, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. ISSN 2250-2459, ISO 9001:2008 Certified Journal, Volume 3, Issue 1, January 2013
[8] Wilis, Galuh Renggani, “Penggunaan Refrigeran R22 dan R134a pada Mesin Pendingin”,.
