Karakteristik mesin kulkas dengan panjang pipa kapiler 175 cm.

80  12  Download (1)

Teks penuh

(1)

ABSTRAK

Saat ini kulkas sangat berperan dalam kehidupan masyarakat. Kulkas dipergunakan orang untuk mengawetkan sayur mayur, daging, minuman, buah buahan, telur, dll dengan cara mendinginkannya. Selain itu, kulkas juga dapat dipergunakan untuk membekukan daging dan membuat es. Diharapkan dengan adanya kulkas sayur mayur, daging, telur, buah buahan akan lebih awet atau tidak mudah membusuk. Tujuan dari penelitian ini adalah : (a) membuat kulkas (b) mengetahui kerja kompresor kulkas persatuan massa refrigeran (c) mengetahui energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (d) mengetahui energi kalor yang dilepas kondensor kulkas persatuan massa refrigeran (e) mengetahui COP.

Kulkas yang digunakan dalam penelitian merupakan kulkas dengan siklus kompresi uap standar dan dengan panjang pipa kapiler 175cm. Kompresor yang digunakan merupakan kompresor hermetik dengan daya ¼ PK. Data-data yang hasil penelitian adalah data suhu dan tekanan. Nilai-nilai entalpi diambil dari P-h diagram berdasarkan dari data suhu dan tekanan. Untuk perhitungan kerja kompresor, kalor yang diserap evaporator, kalor yang dilepas kondensor dan COP didasarkan dari nilai-nilai entalpi yang telah diperoleh.

Penelitian memberikan hasil (a) kulkas telah dibuat dan dapat bekerja dengan baik serta mampu mendinginkan air sebanyak 1,5 liter dalam waktu 485 menit (b) Kerja kompresor persatuan massa refrigeran saat mulai stabil sebesar Win = 52 kJ/kg pada t = 105 menit (c) Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran saat mulai stabil sebesar Qin = 126 kJ/kg pada t = 145 menit (d) Kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran saat mulai stabil sebesar Qout = 178 kJ/kg pada saat t = 305 menit (e) Koefisien prestasi (COP) kulkas adalah 2,20 pada waktu t = 305 menit.

(2)

i

KARAKTERISTIK MESIN KULKAS DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 175 CM

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

ALBERTUS WINDYA INDRIYANTO NIM : 095214044

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2013

(3)

ii

THE CHARACTERISTICS OF A REFRIGERATOR MACHINE WITH A 175 CM CAPILLARY PIPE

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfilment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

By:

ALBERTUS WINDYA INDRIYANTO NIM :095214044

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

(4)

iii

(5)
(6)

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana di suatu Perguruan Tinggi,

dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang tertulis diacu dalam

naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 21 November 2013

Penulis

Albertus Windya Indriyanto

(7)

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : ALBERTUS WINDYA INDRIYANTO

Nomor Mahasiswa : 095214044

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :

Karakteristik Mesin Kulkas Dengan Panjang Pipa Kapiler 175 cm

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata

Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,

mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan

mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis

tanpa perlu meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 21 November 2013

Yang menyatakan

(8)

vii

ABSTRAK

Saat ini kulkas sangat berperan dalam kehidupan masyarakat. Kulkas dipergunakan orang untuk mengawetkan sayur mayur, daging, minuman, buah buahan, telur, dll dengan cara mendinginkannya. Selain itu, kulkas juga dapat dipergunakan untuk membekukan daging dan membuat es. Diharapkan dengan adanya kulkas sayur mayur, daging, telur, buah buahan akan lebih awet atau tidak mudah membusuk. Tujuan dari penelitian ini adalah : (a) membuat kulkas (b) mengetahui kerja kompresor kulkas persatuan massa refrigeran (c) mengetahui energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (d) mengetahui energi kalor yang dilepas kondensor kulkas persatuan massa refrigeran (e) mengetahui COP.

Kulkas yang digunakan dalam penelitian merupakan kulkas dengan siklus kompresi uap standar dan dengan panjang pipa kapiler 175cm. Kompresor yang digunakan merupakan kompresor hermetik dengan daya ¼ PK. Data-data yang hasil penelitian adalah data suhu dan tekanan. Nilai-nilai entalpi diambil dari P-h diagram berdasarkan dari data suhu dan tekanan. Untuk perhitungan kerja kompresor, kalor yang diserap evaporator, kalor yang dilepas kondensor dan COP didasarkan dari nilai-nilai entalpi yang telah diperoleh.

Penelitian memberikan hasil (a) kulkas telah dibuat dan dapat bekerja dengan baik serta mampu mendinginkan air sebanyak 1,5 liter dalam waktu 485 menit (b) Kerja kompresor persatuan massa refrigeran saat mulai stabil sebesar Win = 52 kJ/kg pada t =105 menit (c) Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran saat mulai stabil sebesarQin= 126 kJ/kg pada t = 145 menit (d) Kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran saat mulai stabil sebesar Qout= 177 kJ/kg pada saat t= 85 menit (e) Koefisien prestasi (COP)kulkasadalah 2,40 pada waktu t= 105 menit.

Kata kunci: kulkas, pipa kapiler, suhu, tekanan, entalpi, COP.

(9)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas kasih

penyertaan-Nya, sehingga penulisan Tugas Akhir berjudul “Karakreristik Mesin

Kulkas Dengan Panjang Pipa Kapiler 175 cm” ini dapat terselesaikan.

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat meraih gelar

sarjana teknik di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma.

Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini tidak lepas dari

bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, dan

selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah mendampingi dan

memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan

materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

4. Ag.Rony Windaryawan yang telah membantu memberikan ijin dalam

penggunakan fasilitas laboratorium untuk keperluan penelitian ini.

5. AG Mulyadi, Yohana Sri Sundari, Robertus Setyo Rintoko, Norbertus

Yunendra Isti Wusana, terimakasih atas pengorbanan, doa, dan

(10)

ix

6. Dewi Pramukti yang telah memberikan dorongan, doa dan motivasi untuk

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. AG Dwi, Nugroho, Rio “cembing”, Ferry yang telah membantu dalam

peyelesaian Tugas Akhir ini.

8. Mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2009.

9. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna. Oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun

sebagai upaya penyempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini

bermanfaat bagi mahasiswa teknik mesin dan semua pembaca.

Yogyakarta, 21 November 2013

Penulis

(11)

x

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi

1.2. Perumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Manfaat ... 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.2. Dasar Teori ... 5

(12)

xi

2.1.2. Contoh Kulkas dan Spesifikasinya ... 6

2.1.3. Komponen Utama Kulkas ... 10

2.1.4. Perpindahan Kalor ... 15

2.1.5. Refrigeran ... 17

2.1.6. Beban Pendinginan dan Proses Perubahan Fase ... 18

2.1.7. Siklus Kompresi Uap Standar ... 20

2.1.8. Perhitungan Untuk Karakteristik Kulkas ... 22

2.1.9. Isolator ... 25

2.2. Tinjauan Pustaka ... 26

BAB III PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN ... 28

3.1. Pembuatan Alat ... 28

3.1.1. Komponen Kulkas ... 28

3.1.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Kulkas ... 31

3.1.3. Pembuatan Alat dan Pemasangan Alat Ukur ... 34

3.2. Metodologi Penelitian ... 34

3.2.1. Benda Uji dan Beban Pendinginan ... 34

3.2.2. Beban Pendinginan ... 35

3.2.3. Cara Pengambilan Data ... 35

3.2.4. Cara Pengolahan Data ... 36

3.2.5. Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 38

(13)

xii

4.1. Hasil Penelitian ... 38

4.2. Perhitungan ... 42

4.3. Pembahasan ... 45

BAB V KESIMPILAN DAN SARAN ... 50

5.1. Kesimpulan ... 50

5.2. Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

(14)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Tekanan masuk kompresor (P1) dan tekanan keluar kompresor (P2) ... 38

Tabel 4.2 Suhu masuk kompresor (T1) dan suhu keluar kompresor (T2) ... 39

Tabel 4.3 Suhu masuk kondensor dan suhu keluar kondensor ... 39

Tabel 4.4 Suhu masuk evaporator dan suhu evaporator ... 40

Tabel 4.5 Nilai entalpi ... 41

Tabel 4.6 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa ... 42

Tabel 4.7 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran ... 43

Tabel 4.8 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran ... 43

Tabel 4.9 COP ... 44

(15)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kulkas ... 6

Gambar 2.2 Contoh kulkas 1... 7

Gambar 2.3 Contoh kulkas 2... 8

Gambar 2.4 Contoh kulkas 3... 9

Gambar 2.5 Kompresor Hermetik ... 11

Gambar 2.6 Kondensor ... 12

Gambar 2.7 Evaporator ... 13

Gambar 2.8 Pipa kapiler ... 14

Gambar 2.9 Filter ... 14

Gambar 2.10 Perpindahan kalor konduksi ... 15

Gambar 2.11 Perpindahan kalor konveksi ... 16

Gambar 2.12 Skematik kulkas dengan siklus kompresi uap ... 21

Gambar 2.13 Diagram P-h ... 23

Gambar 2.14 Diagram T-S ... 23

Gambar 3.1 Kompresor ... 28

Gambar 3.2 Kondensor ... 29

Gambar 3.3 Pipa Kapiler ... 30

Gambar 3.4 Evaporator ... 30

Gambar 3.5 Filter ... 31

Gambar 3.6 Tube Cutter ... 32

(16)

xv

Gambar 3.8 Manifold Gauge ... 33

Gambar 3.9 Spring Type Tube Bender ... 33

Gambar 3.10 Kulkas ... 35

Gambar 3.11 Posisi penempatan alat ukur ... 36

Gambar 3.12 Penggunaan P-h diagram untuk mencari entalpi ... 37

Gambar 4.1 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massarefrigerant dari t = 5 menit sampai t = 485 menit ... 46

Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan massa refrigerant dari t = 5 menit sampai t = 485 menit ... 47

Gambar 4.3 Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigerant dari t = 5 menit sampai t = 485 menit ... 48

Gambar 4.4 Hubungan COP dengan waktu ... 49

(17)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dewasa ini banyak dijumpai mesin pendingin di berbagai tempat. Mesin

pendingin dapat jumpai di dalam rumah tangga, di ruang-ruang kantor, di dalam

mobil, di industri dan masih banyak yang lain. Di berbagai tempat, mesin

pendingin berfungsi untuk membekukan, mendinginkan, dan bahkan untuk sistem

pengkondisian udara. Beberapa contoh mesin pendingin yang mempunyai fungsi

untuk mendinginkan dan membekukan adalah kulkas, freezer, ice maker, cold

storage, show chase, dan dispenser. AC rumah tangga, AC industri, AC alat

transportasi dan lain lain adalah beberapa contoh dari mesin pendingin yang

berfungsi untuk sistem pengkondisian udara. Sebagian besar dari mesin-mesin

pendingin tersebut mempergunakan mesin pendingin siklus kompresi uap.

Untuk mendapatkan kondisi udara yang nyaman di dalam ruangan,

meliputi suhu, kelembaban, distribusi dan kecepatan, orang akan membutuhkan

AC untuk memenuhi kenyamanan tersebut. Diharapkan dengan adanya AC di

dalam ruangan, orang yang berada di dalamnya akan merasa betah dan dapat

bekerja dengan baik.

Kulkas dipergunakan orang untuk mengawetkan sayur mayur, daging,

minuman, buah buahan, telur, dan makanan lainnya dengan cara

mendinginkannya. Selain itu, kulkas juga dapat dipergunakan untuk membekukan

(18)

2

telur, buah buahan akan lebih awet atau tidak mudah membusuk. Karena bahan

bahan tersebut mampu bertahan dalam beberapa hari, ibu rumah tangga tidak

direpotkan, misalnya untuk pergi ke pasar setiap hari. Dengan adanya kulkas,

orang juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar.

Mesin Pembeku (freezer, ice maker, cold storage, dll) dipergunakan untuk

membekukan bahan bahan yang ada di dalamnya. Dengan adanya mesin pembeku

orang dapat membekukan air menjadi es, buah buahan segar menjadi buah buahan

beku, daging segar menjadi daging beku, maupun bahan makanan yang lain.

Dengan kondisi yang beku, buah buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang

relatif lama, bahkan sampai beberapa bulan. Hal ini memberi keuntungan dalam

pengiriman buah buahan, bahan makanan dan daging dari satu tempat ke tempat

lain dalam waktu yang cukup lama. Dengan adanya mesin pembeku orang dapat

membuat es dengan kapasitas produksi seperti yang diinginkan. Untuk kapasitas

kecil dan cepat orang dapat mempergunakan ice maker.

Mesin pendingin juga mempunyai peranan penting dalam pelaksanaan

olahraga ice skating. Lantai es yg dipergunakan dalam arena olah raga ice skating

adalah hasil pembekuan air oleh mesin pendingin. Dengan adanya mesin

pendingin, olahraga ice skating dapat dimungkinkan dilakukan dimana saja dan

kapan saja, tidak harus ditempat yang bermusim salju. Mesin pendingin pembuat

es juga dapat dipergunakan untuk membuat tempat tempat hiburan/wisata dengan

nuansa musim salju.

(19)

1.2. Perumusan masalah

Mengingat peranan kulkas yang sangat penting di saat sekarang ini,

penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami dan mengenal cara kerja kulkas

beserta dengan karakteristik kulkas. Kulkas yang akan diteliti adalah kulkas hasil

buatan sendiri dengan siklus kompresi uap standar. Kulkas dirancang dengan daya

kompresor ¼ PK dan menggunakan panjang pipa kapiler 175 cm.

1.3. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah :

a. Membuat kulkas dengan siklus kompresi uap standar yang dipergunakan untuk

membuat lapisan bidang datar dari es.

b. Mengetahui kerja kompresor kulkas persatuan massa refrigeran dari waktu ke

waktu.

c. Mengetahui energi kalor yang diserap evaporator kulkas persatuan massa

refrigeran dari waktu ke waktu.

d. Mengetahui energi kalor yang dilepas kondensor kulkas persatuan massa

refrigeran dari waktu ke waktu.

e. Mengetahui karakteristik (COP) dari kulkas dari waktu ke waktu.

1.4. Batasan Masalah

Batasan – batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan kulkas adalah : a. Komponen kulkas terdiri komponen utama : kompresor, kondensor, pipa

(20)

4

b. Jenis kompresor : kompresor hermetik dengan daya ¼ PK

c. Jenis evaporator : evaporator plat datar.

d. Jenis kondensor : kondensor dengan pendingin udara.

e. Penurun tekanan : pipa kapiler dengan panjang 175 cm

f. Refrigeran yang dipergunakan dalam kulkas : R134a

g. Beban pendinginan yang digunakan adalah air sebanyak 1,5 liter

1.5. Manfaat

Manfaat pelaksanaan Tugas Akhir bagi penulis adalah :

a. Bagi peneliti mempunyai pengalaman dalam pembuatan kulkas dengan siklus

kompresi uap untuk ukuran rumah tangga.

b. Bagi peneliti mampu memahami karakteristik kulkas dengan siklus kompresi

uap.

c. Sebagai bekal untuk memahami kulkas, pembeku dan mesin pengkondisian

udara yang mempergunakan siklus kompresi uap.

d. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi bagi para peneliti lain yang

mengambil topik tentang kulkas.

(21)

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori 2.1.1. Kulkas

Kulkas adalah mesin pendingin yang umum digunakan dalam rumah

tangga. Dalam kehidupan sehari-hari, kulkas digunakan untuk menyimpan bahan

makanan atau minuman agar tidak cepat membusuk dengan cara menyerap panas

dari bahan-bahan tersebut. Kulkas menyerap panas dari bahan-bahan yang akan

didinginkan dengan zat yang disebut refrigeran. Komponen-komponen utama

dari kulkas adalah kompresor, kondensor, pipa kapiler dan evaporator. Kulkas

bekerja dengan cara mensirkulasi refrigeran.

Kompresor memompa dan memberi tekanan pada refrigeran, sehingga

refrigeran yang berwujud gas akan akan menjadi gas yang bertekanan tinggi dan

bersuhu tinggi. Dengan demikian akan memungkinkan refrigeran mengalir

menuju kondensor. Pada kondensor, gas akan melewati titik kondensasi dan akan

mengembun sehingga kembali menjadi wujud cair. Refrigeran cair bertekanan

tinggi akan mengalir menuju pipa kapiler. Pada pipa kapiler, tekanan refrigeran

akan turun sehingga suhu refrigeran juga turun. Setelah itu, refrigeran akan

mengalir menuju evaporator. Saat mengalir di dalam evaporator, refrigeran cair

akan menguap dan wujudnya kembali menjadi gas yang memiliki tekanan dan

suhu yang sangat rendah. Karena suhu yang sangat rendah maka refrigeran dapat

(22)

6

yang diserap refrigeran dipergunakan untuk merubah fase dari cair menjadi gas.

Refrigeran kemudian mengalir kembali ke kompresor untuk memulai proses lagi

dari awal.

Gambar 2.1 Kulkas

2.1.2. Contoh kulkas dan spesifikasinya

Dipasaran, banyak ditemukan kulkas dengan berbagai macam fitur,

kapasitas dan daya dari ukuran yang kecil sampai dengan ukuran yang besar.

Berikut ini adalah contoh – contoh kulkas dan spesifikasinyan yang ada di pasaran.

(23)

a. Contoh kulkas 1

Gambar 2.2Contoh kulkas 1

Fitur :Shelf : 1 : Egg Pocket : 2

: Bottle Pocket : 2

: Adjustable Foot : Yes

Kapasitas : Net : 143 liter

Gross : 160 liter

Konsumsi Daya : 65 watt

Jenis evaporator : evaporator plat

Jenis kompresor : kompresor hermetik

Dimensi : 530 x 513 x 1082 mm (WxDxH)

(24)

8

b. Contoh kulkas 2

Gambar 2.3Contoh kulkas 2

Spesifikasi : Model SR-D166SB

: Voltage 220 V/50 Hz

Fitur : - Semi Auto Defrost

- Low Voltage Running

- Pre-Coated Metal

Konsumsi Daya : 70 watt

Kompresor : Hermetik

Kondensor : Jenis U

Evaporator : Plat

Dimensi : 505 x 510 x 1000 mm

Berat : 23,5 kg

Freon : HFC-134a (Non-CFC)

(25)

c. Contoh kulkas 3

Gambar 2.4Contoh kulkas 3

Fitur : High Value and elegant 'Diamond Cut' design

: Double Rotation Kompresor system [DRC]

: Vegerator

: Organize+

: RoHS free

: PCM Cabinet

Kapasitas : 160 l (nett) / 164 l (gross)

Kompresor : Hermetik

Konsumsi Daya : 79 watt

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

(26)

10

2.1.3. Komponen utama kulkas

a. Kompresor.

Kompresor merupakan bagian terpenting di dalam kulkas, karena

kompresor merupakan alat untuk memompa bahan pendingin agar tetap

bersirkulasi di dalam sistem. Fungsi dari kompresor adalah untuk menaikkan

tekanan refrigeran sehingga tekanan pada kondensor akan lebih tinggi dari

evaporator yang menyebabkan kenaikan suhu dari refrigeran. Selain itu

kompresor juga berfungsi untuk menghisap uap refrigeran yang berasal dari

evaporator dan menekannya ke kondensor sehingga tekanan dan temperaturnya

akan meningkat ke suatu titik dimana uap akan mengembun.

Pada umumnya, kulkas menggunakan kompresor hermetik. Kompresor

hermetik adalah kompresor dimana motor penggerak kompresornya berada dalam

satu tempat atau rumah yang tertutup. Motor penggerak langsung memutar poros

kompresor, sehingga jumlah putaran kompresor dan jumlah putaran motornya

sama.

Kelebihan kompresor hermetik :

 Tidak memakai sil pada porosnya sehingga jarang terjadi kebocoran bahan

refrigerasi.

 Bentuknya kecil, kompak dan tidak memakan tempat.

 Suara kompresor tidak berisik.

Kekurangan kompresor hermetik :

 Bagian dari kompresor yang rusak tidak dapat diperbaiki sebelum memotong

rumah kompresor.

(27)

 Minyak pelumas di dalam kompresor sulit untuk diperiksa.

Gambar 2.5 kompresor hermetik

b. Kondensor.

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas bahan

pendingin pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair dan berfungsi untuk

membuang kalor dari refrigeran ke udara di sekitar kondensor. Refrigeran yang

dipompakan dari kompresor akan mengalami penekanan sehingga mengalir ke

pipa kondensor, kemudian mengalami proses pengembunan. Dari kondensor

refrigeran yang sudah mengembun dan menjadi zat cair akan mengalir menuju

pipa evaporator melalui pipa kapiler. Jenis kondensor yang banyak digunakan

pada teknologi kulkas saat ini adalah kondensor dengan pendingin

udara.Kondensor ditempatkan diluar ruangan yang sedang didinginkan, agar dapat

membuang panasnya keluar.

Kelebihan kondensor berpendingin udara :

(28)

12

Mempunyai bentuk yang tipis sehingga tidak membutuhkan ruangan yang luas.

Kekurangan kondensor berpendingin udara :

Udara tidak memiliki sifat membawa dan menghantar panas.

Hanya dapat digunakan pada siklus refrigerasi yang kecil.

Gambar 2.6 Kondensor

c. Evaporator.

Evaporator adalah alat penguap refrigeran dan berfungsi untuk menyerap

panas dari benda – benda yang akan didinginkan. Evaporator dibuat dari logam anti karat, yaitu tembaga atau alumunium. Pada umumnya, evaporator yang

digunakan pada kulkas adalah evaporator jenis plat datar. Benda yang akan

didinginkan dikontakkan langsung dengan plat evaporator.

(29)

Gambar 2.7 Evaporator

d. Pipa kapiler

Pipa kapiler adalah pipa yang memiliki ukuran diameter dalam sangat

kecil seperti saluran pembuluh dan umumnya terbuat dari bahan tembaga. Pipa

kapiler merupakan komponen utama kulkas yang berfungsi menurunkan tekanan

refrigerant penurunan tekanan refrigeran disebabkan karena adanya gesekan yang

cukup besar ketika refrigeran melewati pipa kapiler. Semakin kecil diameter pipa

kapiler semakin besar gesekan yang terjadi, atau semakin besar penurunan

tekanan yang dihasilkan. Akibat dari penurunan tekanan refrigeran menyebabkan

terjadinya penurunan suhu. Pada bagian inilah refrigeran mencapai suhu terendah.

Kelemahan pipa kapiler

 tidak sensitife terhadap perubahan beban.

 sangat mudah tertekuk.

 mudah terjadi penyumbatan

Ukuran diameter pipa kapiler yang biasa dipergunakan pada kulkas adalah

(30)

14

karenanya refrigeran yang akan mengalir ke pipa kapiler harus benar – benar

bersih.

Gambar 2.8 Pipa Kapiler

e. Filter

Filter adalah sebuah alat dalam kulkas yang digunakan untuk menyaring

kotoran yang mungkin terbawa aliran refrigeran setelah melakukan sirkulasi

sehingga kotoran tidak masuk ke dalam pipa kapiler dan kompresor. Jika kotoran

lolos dari filter dan masuk ke pipa kapiler maka kotoran akan dapat membuntu

saluran. Siklus kompresi uap akan terganggu sehingga kulkas tidak dapat bekerja

dengan baik.

Gambar 2.9 Filter

(31)

2.1.4. Perpindahan Kalor

a. Perpindahan kalor konduksi

Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat

tanpa diikuti perpindahan bagian-bagian dari zat itu sendiri. Misalnya pada ujung

batang besi yang dipanaskan, maka ujung yang lain akan terasa panas.

Perpindahan kalor konduksi dapat berlangsung pada benda padat, cair dan gas.

Gambar 2.10 Perpindahan kalor konduksi

Persamaan laju perpindahan kalor konduksi :

………...…..(2.1)

Pada persamaan (2.1) :

qk : Laju perpindahan kalor konduksi, ( W )

k : Konduktivitas termal, (W/m ⁰C)

A : Luas permukaan benda yang tegak lurus dengan arah perpindahankalor(m2)

(32)

16

T2 : Suhu permukaan dinding 2, (⁰C )

ΔX : Tebal benda (m)

b. Perpindahan kalor konveksi

Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan panas melalui suatu zat

yang disertai dengan perpindahan bagian-bagian yang dilaluinya. Perpindahan

kalor konveksi terjadi pada fluida yang mengalir ( zat padat dan gas ) dan tidak

dapat terjadi pada benda padat. Perpindahan kalor konveksi ada 2 macam, yaitu

konveksi paksa dan konveksi bebas.

Konveksi paksa terjadi karena aliran fluida mengalir dengan adanya

peralatan bantu yang memaksa fluida mengalir. Alat bantu yang dipergunakan

dapat berupa pompa, blower, kipas angin, atau kompresor. Sedangkan konveksi

bebas tidak ada alat bantu untuk mengalirkan fluida. Aliran fluida pada konveksi

bebas terjadi karena adanya perbedaan massa jenis, pada umumnya perbedaan

massa jenis disebabkan karena adanya perbedaan suhu.

Gambar 2.11 Perpindahan kalor konveksi

Persamaan perpindahan kalor konveksi :

qc = h A ( Ts - T)………..………(2.2)

(33)

Pada persamaan (2.2) :

qc : Perpindahan kalor secara konveksi, ( W )

A : Luas yang bersentuhan dengan fluida, (m2)

Ts : Suhu permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida, (⁰C)

T∞ : Suhu fluida yang mengalir di atas benda, (⁰C)

h : Koefisien perpindahan panas konveksi, (W/m2 ⁰C)

2.1.5 Refrigeran

Refrigeran adalah zat yang mengalir didalam kulkas. Zat ini berfungsi

untuk menyerap panas dari benda yang akan didinginkan. Kalor dari benda yang

didinginkan akan dibawa dan dibuang ke udara lingkungan diluar ruangan yang

2. Tidak boleh beracun dan berbau merangsang.

3. Tidak boleh mudah terbakar dan meledak.

4. Mudah dideteksi jika terjadi kebocoran.

5. Harganya tidak mahal dan mudah di peroleh.

6. Ramah lingkungan, tidak merusak ozon dan tidak memberikan efek

(34)

18

b. Sifat sifat refrigeran 134a

Sifat –sifat refrigeran 134a adalah:

1. Merupakan senyawa kimia utama yang stabil untuk membawa panas dan

tidak mudah terbakar.

2. Tidak berbau, tidak berwarna, tidak beracun dan tidak bersifat korosif.

3. Tidak merusak lapisan ozon. Dibandingkan dengan R11 dan R22, R134a

lebih ramah lingkungan.

2.1.6. Beban Pendinginan dan Proses Perubahan fase

a. Beban Pendinginan

Besarnya kalor total yang dihisap evaporator dari lingkungannya ketika

mesin pendingin bekerja merupakan besar beban pendingin. Beban pendinginan

dibedakan atas beban laten dan beban sensibel.

1. Beban Laten

Beban laten adalah besarnya energi yang dihisap evaporator yang berasal

dari perubahan fase media yang didinginkan.

Persamaan yang dipergunakan untuk menghitung beban laten dinyatakan dengan

persamaan (2.3) :

Qlaten = m . C………...…(2.3) Pada persamaan (2.3)

m : massa media yang didinginkan (kg)

C : kalor laten media yang didinginkan (kJ/kg)

(35)

2. Beban Sensibel

Beban sensibel adalah besarnya energi yang dihisap evaporator yang

berasal dari penurunan suhu media yang didinginkan.

Persamaan yang digunakan untuk menghitung beban sensibel dinyatakan dengan

persamaan (2.4) :

Qsensibel= m .c . ΔT = m .c . (Tawal– Tsuhu yg dituju)………...…(2.4)

Pada persamaan (2.4)

m : massa media yang didinginkan (kg)

c : kalor jenis media yang didinginkan (kJ/kgºC)

b. Proses Perubahan fase

1. Proses Pengembunan

Proses pengembunan atau kondensasi adalah proses perubahan wujud zat

dari zat gas menjadi zat cair. Kondensasi terjadi ketika uap didinginkan menjadi

cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah uap dikompresi menjadi cairan dengan

cara meningkatkan tekanan. Kondensasi bisa juga terjadi dengan kombinasi dari

pendinginan dan kompresi.

2. Proses Penguapan

Proses penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di

dalam keadaan cair dengan spontan menjadi gas. Umumnya penguapan dapat

dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas

(36)

20

2.1.7 Siklus kompresi uap standar

a. Macam macam siklus kompresi uap

Ada beberapa macam dari siklus kompresi uap, diantaranya adalah siklus

refrigerasi carnot, siklus kompresi uap nyata, dan siklus kompresi uap standar.

siklus refrigerasi carnot merupakan kebalikan dari mesin kalor. Dimana energi

disalurkan dari suhu rendah menuju suhu yang lebih tinggi. Dengan kata lain

siklus refrigerasi membutuhkan kerja luar untuk dapat bekerja. Proses – proses yang membentuk siklus refrigerasi carnot adalah :

1 – 2 kompresi adiabatic

2 – 3 pelepasan kalor isothermal

3 – 4 ekspansi adiabatik

4 – 1 pemasukan kalor isotermal

Siklus kompresi uap nyata adalah siklus yang mengalami pengurangan

efisiensi dibanding dengan siklus standar. Perbedaan penting antara siklus nyata

dengan siklus standar terletak pada penurunan tekanan di dalam kondensor dan

evaporator. Pada siklus nyata terjadi penurunan tekanan pada kondensor dan

evaporator karena adanya gesekan. Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi

pada titik 1 dan 2 memerlukan lebih banyak kerja disbanding dengan siklus

standar.

b. Komponen utama kulkas

Komponen utama kulkas dengan sistem kompresi uap standar terdiri dari :

evaporator, kompresor, kondensor dan pipa kapiler. Skematik kulkas serperti

terlihat pada gambar 2.12.

(37)

Qout

Qin

Gambar 2.12 Skematik kulkas dengan siklus kompresi uap

c. Siklus refrigerasi

Siklus refrigerasi tersusun atas beberapa tahapan proses: (a) proses pendidihan

refrigeran (b) Proses kompresi (c) Proses kondensasi (d) Proses penurunan

tekanan.

Proses 4 – 1 : Proses pendidihan refrigeran

Refrigeran yang mengalir di dalam evaporator akan menyerap panas dari

udara, air, atau benda lain yang berada di dalam evaporator. Dalam proses ini

refrigeran berubah bentuk yang semula cair menjadi gas. Proses 4-1 dikenal

dengan proses pendidihan refrigeran. Proses ini berlangsung pada tekanan dan

(38)

22

Proses 1 – 2 : Proses kompresi

Gas refrigeran dari evaporator dimasukkan ke kompresor dan tekanan

refrigeran dinaikkan. Suhu refrigeran juga akan meningkat. Proses kompresi ini

berlangsung pada nilai entalpi yang tetap (isentropis).

Proses 2 – 3 : Proses kondensasi

Gas panas lanjut refrigeran bertekanan tinggi mengalir dari kompresor

menuju kondensor. Pada awal proses, dikondensor bertujuan menurunkan suhu

yang panas lanjut sampai pada kondisi uap jenuh, kemudian dilanjutkan proses

pengembunan sampai semuanya menjadi bentuk cairan.

Proses 3 - 4 : proses penurunan tekanan

Cairan yang sudah didinginkan dan bertekanan tinggi melintas melalui

pipa kapiler. Karena diameter pipa kapiler kecil, gesekan yang terjadi cukup

besar. Akibat adanya gesekan antara fluida dengan permukaan bagian dalam pipa

kapiler maka terjadi penurunan tekanan dan penurunan suhu pada fluida.

2.1.8 Perhitungan untuk karakteristik kulkas

a. Gambar siklus kompresi uap pada diagram P-h dan T-s

Gambar 2.13 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram P-h dan

Gambar 2.14 menyajikan siklus kompresi uap pada diagram T-s

(39)

Gambar 2.13 Diagram P-h

(40)

24

b. Kerja kompresor persatuan massa.

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar kulkas

dapat bekerja dapat dihitung dengan persamaan (2.5)

Win = h2-h1 , kJ/kg.……….(2.5) Pada persamaan (2.5)

Win : kerja yang dilakukan kompresor, kJ/kg

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

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

c. Kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa.

Besar kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat dihitung

dengan persamaan (2.6)

Qout = h2-h3 , kJ/kg……….……..(2.6)

Pada persamaan (2.6)

h2 : nilai entalpi refrigeran masuk ke kondensor, kJ/kg

h3 : nilai entalpi refrigeran keluar dari kondensor, kJ/kg

d. Kalor yang diserap evaporator per satuan massa

Besar kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan persamaan (2.7)

Qin = h1-h4 = h1-h3 , kJ/kg………(2.7)

Pada persamaan (2.7)

h1 : nilai entalpi refrigeran keluar evaporator dari, kJ/kg

h4 : nilai entalpi refrigeran keluar dari katup ekspansi, kJ/kg

(41)

e. Laju aliran massa refrigeran

Laju aliran massa yang mengalir di dalam kulkas dapat dihitung dengan

persamaan (2.8)

m = beban pendinginan/(h1-h4) kg/detik.………...(2.8) f. COP kulkas

COP kulkas adalah perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan

energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP

kulkas dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (2.9)

COPaktual = Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1)………...(2.9)

Nilai COP lebih besar dari 1.Semakin tinggi nilai COP semakin baik, tetapi

nilai COP tidak dapat melebihi nilai COP ideal.

2.1.9. Isolator

Isolator adalah bahan yang dipergunakan untuk mencegah keluarnya kalor

dari pipa kapiler menuju evaporator. Sifat dari isolator adalah mempunyai nilai

konduktivitas termal yang rendah. Ada isolator yang tahan terhadap suhu dingin

dan ada isolator yang tahan terhadap suhu panas. Pada persoalan ini dipilih

isolator yang tahan terhadap suhu dingin yaitu gabus dengan nilai

(42)

26

2.2. Tinjauan Pustaka

Risza Helmi (2008) meneliti tentang perbandingan COP pada

refrigerandengan refrigeranR134a dan R12 untuk panjang pipa kapiler yang

berbeda. Hasil penelitian dari kedua refrigeran memperlihatkan bahwa refrigeran

R134a memiliki suhu dievaporator lebih dingin dan COP lebih besar

dibandingkan dengan refrigeran R12 pada panjang pipa kapiler 2,5 m. Sedangan

suhu terendah yang didapat dari refrigeran R12 adalah -14C pada panjang pipa

kapiler 1,75 dan suhu terendah r134a adalah -16 C pada panjang pipa kapiler 2,25.

Amna Citra Farhani (2007) melakukan penelitian tentang pengaruh

penggantian refrigeran R12 menjadi R22 pada performansi mesin pembeku.

Penggunaan R-22 menggantikan R-12 pada mesin pendingin kompresi uap yang

sama akan mempengaruhi kinerja komponen mesin pendingin. Efek pendinginan,

panas buang condenser dan kerja kompresi yang dihasilkan pada mesin yang

menggunakan R22 lebih besar, namun tidak diikuti dengan laju pendinginan yang

cepat. Besarnya nilai ketiga parameter ini dikarenakan besarnya laju aliran massa

yang terjadi. Suhu evaporasi yang dapat dicapai R22 lebih rendah daripada R12

karena kurangnya kalor serap air sebagai medium pendingin.

Galuh Renggani Willis (2013) melakukan penelitian dengan

membandingkan dua jenis refrigeran.Refrigeran yang digunakan adalah R22 dan

R134a. Penelitian dilakukan agar dapat mengetahui refrigeran yang baik dari

kedua refrigeran tersebut. Hasil penelitian berupa nilai koefisien prestasi (COP)

dan efek refrigerasi.Diperoleh kesimpulan bahwa prestasi kerja R22 lebih lebih

(43)

baik dari R134a. Tetapi telah diketahui bahwa dari segi ramah lingkungan R134a

(44)

28

BAB III

PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1.Pembuatan Alat 3.1.1. Komponen Kulkas

Komponen kulkas yang digunakan dalam penelitian ini adalah

kompressor, kondensor, filter, pipa kapiler, evaporator

a. Kompresor :

Spesifikasi kompressor yang digunakan adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Kompresor

Jenis kompresor : Kompresor hermetik

Seri kompressor : AE1370BD

Voltase : 220 volt

Arus : 1,35 A

Daya kompresor : ¼ PK

(45)

b. Kondensor :

Spesifikasi kondensor yang digunakan adalah sebagai berikut :

Gambar 3.2 Kondensor

Panjang pipa : 1150 cm

Diameter pipa : 0,47cm

Bahan pipa : Baja

Bahan sirip : Baja

Diameter sirip : 0,11cm

Jarak antar sirip : 0,7cm

Jumlah sirip : 92 buah

c. Pipa kapiler :

(46)

30

Gambar 3.3 Pipa Kapiler

Panjang pipa kapiler : 175cm

Diameter pipa kapiler : 0,028 inch

Bahan pipa kapiler : Tembaga

d. Evaporator :

Evaporator yang digunakan adalah evaporator buatan pabrik. Evaporator

ini berfungsi untuk mengubah refrigeran dari cair menjadi uap.

Gambar 3.4 Evaporator

(47)

Bahan evaporator : Alumunium

Jenis evaporator : Plat

e. Filter :

Filter dipasang sebelum pipa kapiler. Hal ini bertujuan agar

kotoran-kotoran yang terbawa refrigeran tidak dapat masuk kedalam pipa kapiler, karena

pipa kapiler memiliki diameter sangat kecil sehingga sangat mudah tersumbat

Gambar 3.5 Filter

3.1.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Kulkas

a. Tube Cutter

Tube cutter berfungsi untuk memotong pipa tembaga yang akan digunakan

(48)

32

Gambar 3.6 Tube Cutter

b. Tang Ampere

Tang ampere berfungsi untuk mengukur besarnya arus listrik. Ada berbagai

macam alat yang dapat digunakan, tapi alat yang paling mudah untuk digunakan

adalah tang ampere karena alat ini tidak memerlukan pengkabelan dan praktis

dapat di gunakan dimana saja.

Gambar 3.7 Tang Ampere

c. Manifold gauge

Manifold gauge adalah alat untuk mengukur tekanan refrigeran. Manifold

gauge dapat digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran pada saat mesin

(49)

bekerja maupun pada saat pengisian refrigeran. Pengisian refrigeran akan

dihentikan setelah manifold gauge menunjukkan nilai tekanan yang aman dalam

pengisian refrigeran. Umumnya pengisian refrigeran dihentikan pada saat

manifold gauge menunjukkan nilai tekanan 10 – 15 psi.

Gambar 3.8 Manifold Gauge

d. Spring type tube bender

Spring type tube bender berfungsi membengkokan pipa tembaga. Alat ini

digunakan agar pipa tembaga tidak tertekuk atau rusak yang mengakibatkan pipa

tembaga dapat bocor atau mampat.

(50)

34

3.1.3. Pembuatan Kulkas dan Pemasangan Alat Ukur

Pembuatan kulkas dan pemasangan alat ukur dilakukan dengan langkah – langkah sebagai berikut :

1. Mempersiapkan komponen - komponen kulkas dan pemasangan alat ukur

tekanan.

2. Mempersiapkan komponen pendukung pembuatan kulkas.

3. Proses penyambungan komponen komponen kulkas dan alat ukur tekanan.

4. Proses pemvakuman kulkas.

5. Proses pengisian metil

6. Proses pengisian refrigeran pada kulkas.

7. Proses ujicoba.

3.2.Metodologi Penelitian

3.2.1. Benda Uji dan Beban Pendinginan

Benda uji yang dipakai dalam penelitian ini merupakan kulkas dengan

siklus kompresi uap hasil rakitan sendiri. Kulkas ini menggunakan komponen

komponen utama standart yang ada di pasaran dan menggunakan panjang pipa

kapiler 175 cm.

(51)

Gambar 3.10 kulkas

3.2.2. Beban Pendinginan

Dalam melakukan penelitian, kulkas akan diberi beban pendinginan.

Beban pendinginan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air. Air yang akan

digunakan untuk member beban pendinginan pada kulkas mempunyai volume

sebanyak 1,5 liter.

3.2.3. Cara Pengambilan Data

a. Data suhu dibaca langsung dari alat ukur yang dipakai. Posisi termokopel

(52)

36

Gambar 3.11 Posisi penempatan alat ukur

Termokopel diletakkan pada 6 titik pengukuran suhu, yaitu suhu pada

evaporator, suhu pada kondensor, suhu masuk evaporator, suhu keluar evaporator,

suhu keluar kondensor, dan suhu keluar kompresor.

b. Data tekanan diperoleh dari manifold gauge pada kulkas. Nilai tekanan

rendah dan tekanan tinggi dapat dibaca dari alat pengukur tekanan atau

manifold gauge.

3.2.4. Cara Pengolahan Data.

a. Data suhu dan tekanan yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk

mendapatkan nilai nilai entalpi dari diagram P-h sesuai dengan posisi

pengukuran.

(53)

Gambar 3.12 Penggunaan P-h diagram untuk mencari entalpi

b. Dari nilai nilai entalpi yang didapat kemudian dipergunakan untuk

menghitung besarnya kerja kondenser, kerja evaporator, kerja kompresor dan

COP mesin pendingin.

3.2.5. Cara Mendapatkan Kesimpulan

Dari data yang diperoleh akan diketahui hasil pengolahan data dan

(54)

38

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4. 1. Hasil Penelitian

a. Nilai tekanan masuk dan keluar kompresor

Data hasil penelitian untuk nilai tekanan masuk kompresor dan tekanan keluar

kompresor disajikan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Tekanan masuk kompresor (P1) dan tekanan keluar kompresor (P2)

No

b. Nilai suhu masuk dan keluar kompresor

Data penelitian untuk nilai suhu masuk kompresor dan suhu keluar kompresor

disajikan pada Tabel 4.2.

(55)

Tabel 4.2 Suhu masuk kompresor (T1) dan suhu keluar kompresor (T2)

c. Nilai suhu masuk kondensor dan keluar kondensor

Data penelitian untuk nilai suhu masuk kondensor dan suhu keluar kondensor

disajikan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Suhu masuk kondensor dan suhu keluar kondensor

(56)

40

Tabel 4.3 Lanjutan

d. Nilai suhu masuk evaporator dan suhu evaporator

Data hasil penelitian untuk nilai suhu masuk kondensor dan suhu keluar

kondensor disajikan pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Suhu masuk evaporator dan suhu evaporator

(57)

Tabel 4.4 Lanjutan

penurunan tekanan pada pipa kapiler diasumsikan berlangsung pada entalpi yang

konstan, sehingga nilai h3=h4. Nilai entalpi diperoleh dari diagram P-h.

(58)

42

4. 2. Perhitungan

a. Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa.

Perhitungan energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran

dilakukan dengan menggunakan persamaan (2.7) yaitu : Qin = ( h1 – h4), kJ/kg.

Hasil perhitungan Qin disajikan pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

No Waktu Qin

b. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran

Perhitungan kerja kompresor dapat dilakukan dengan menggunakan

persamaan (2.5) yaitu : Win = ( h2 – h1 ), kJ/kg. Hasil perhitungan kerja kompresor

disajikan pada Tabel 4.7.

(59)

Tabel 4.7 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran

c. Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

Perhitungan energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.6) yaitu : Qout = (h2 – h3), kJ/kg.

Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(60)

44

Perhitungan koefisien prestasi (COP) dilakukan dengan menggunakan

(61)

Tabel 4.9 Lanjutan

No Waktu

(menit) COP

11 395 2,42

12 485 2,42

4. 3. Pembahasan

Untuk mengambil data pada mesin pendingin ini dilakukan penelitian

selama 485 menit. Pencatatan data meliputi tekanan kompresor, suhu keluar

evaporator, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor, suhu masuk

evaporator, suhu kondensor dan suhu evaporator.

Grafik hasil pengujian untuk energi kalor yang diserap evaporator dari

waktu ke waktu dapat dilihat pada Gambar 4.1. Dari Gambar 4.1 dapat dilihat

bahwa pada menit – menit awal, energi kalor yang diserap evaporator tidak tetap. Namun pada menit ke 145, kalor yang diserap evaporator cenderung tetap sampai

menit ke 485 dengan nilai 126 kJ/kg. Jika nilai Qin dinyatakan terhadap waktu t

dapat dinyatakan dengan persamaan pendekatan Qin = -1x10-11t5 + 2x10-8t4 -

1x10-5t3 + 0,002t2 – 0,313t + 137,5. Persamaan ini berlaku untuk t = 5 menit

(62)

46

Gambar 4.1 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran dari t= 5 menit sampai t= 485 menit

Grafik hasil penelitian untuk kerja kompresor persatuan massa refrigeran

dapat dilihat pada Gambar 4.2. Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa kerja kompresor

dari menit ke 5 mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu dan selanjutnya

nilai kerja kerja kompresor akan tetap pada harga tertentu. Pada penelitian ini

kerja kompresor persatuan massa refrigeran mengalami kenaikan dan penurunan

nilai dan mulai tetap pada waktu t = 105 menit, dengan harga Win sebesar 52

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

persamaan pendekatan Win = 2x10-11t5 - 3x10-8t4 + 2x10-5t3 – 0,003t2 + 0,425t +

36,07. Persamaan ini berlaku untuk t = 5 menit sampai t = 485 menit.

(63)

Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dari t= 5 menit sampai t=

485 menit

Grafik hasil penelitian untuk energi kalor yang dilepas kondensor dari

waktu ke waktu persatuan massa refrigeran dapat dilihat pada Gambar 4.3. Dari

Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa energi kalor yang dilepas kondensor dari t = 5

menit mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu kemudian energi kalor

yang dilepas kondensor terlihat tetap pada menit ke 85. Pada penelitian ini nilai

energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran pada saat mulai

tetap di menit ke 85 dengan harga Qout sebesar 177 kJ/kg. Jika nilai Qout

dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan pendekatan Qout

(64)

48

Gambar 4.3 Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dari t= 5

menit sampai t= 485 menit

Dari semua pengujian yang telah dilakukan, didapatkan COP atau

koefisien prestasi. Koefisien prestasi dari pengujian yang telah dilakukan,

hasilnya disajikan pada Gambar 4.4. Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa nilai

COP dari menit ke 5 terlihat menurun sampai pada waktu tertentu kemudian

terlihat tetap pada menit ke 105 dengan nilai COP sebesar 2.40. Jika nilai COP

dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan pendekatan COP

(65)

Gambar 4,4 Hubungan COP dengan waktu

COP = - 5x10-12t5 + 4x10-9t4 - 2x10-6t3 - 0,036t + 3,706 R² = 0,952

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

0 100 200 300 400 500 600

CO

P

(66)

50

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan:

a. Kulkas telah dibuat dan dapat bekerja dengan baik.

b. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran saat mulai tetap

sebesar 126 kJ/kg pada waktu t = 145menit. Jika nilai Qin dinyatakan terhadap

waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan pendekatan Qin = -1x10-11t5 +

2x10-8t4 - 1x10-5t3+ 0,002t2– 0,313t + 137,5.

c. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran saat mulai tetap sebesar 52 kJ/kg

pada waktu t =105 menit. Jika nilai Win dinyatakan terhadap waktu t dapat

dinyatakan dengan persamaan pendekatanWin = 2x10-11t5 - 3x10-8t4 + 2x10-5t3

– 0,003t2 + 0,425t + 36,07.

d. Kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran saat mulai tetap

sebesar 177 kJ/kg pada waktu t =85 menit. Jika nilai Qout dinyatakan terhadap

waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan pendekatanQout = 7x10-12t5 -

1x10-8t4 + 5x10-6t3– 0,001t2 + 0,112t + 173,6.

e. Koefisien prestasi (COP) kulkas adalah 2,40 pada waktu t= 105 menit. Jika

nilai COP dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan

pendekatanCOP = - 5x10-12t5 + 4x10-9t4 - 2x10-6t3– 0,036t + 3,706.

(67)

5.2. Saran

Setelah dilakukan pengambilan data dari kulkas tentunya ada banyak

kekurangan, untuk itu perlu adanya saran untuk pengembangan mesin kulkas ini,

diantaranya :

a. Sebelum proses pengambilan data sebaiknya dilakukan pengecekan beberapa

kali, sehingga tidak ada kendala saat proses pengambilan data.

b. Penelitian dapat dikembangkan dengan adanya proses pendinginan lanjut dan

pemanasan lanjut.

(68)

52

DAFTAR PUSTAKA

Farhani, A. C, 2007, Pengaruh Penggantian Refrigeran R12 menjadi R22, Jakarta.

Holman, J. P., 1994, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta.

Helmi Risza, 2008, Perbandingan Cop Pada Refrigerator dengan Refrigeran R12

dan R134a, Jakarta.

Kreith, 1986, Principle of Heat Transfer (Prinsip – Prinsip Perpindahan Panas), Erlangga, Jakarta.

Renggani, G.W, 2013, Penggunaan Refrigeran R22 dan R134a pada Mesin

Pendingin, Jakarta.

http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2117917-pengembunan-atau

kondensasi/#ixzz2a25PVdIt

http://memetmulyadi.blogspot.com/2013/03/perpindahan-kalor-konduksi-konveksi-radiasi.html#ixzz2TcLDRoDY

http://id.wikipedia.org/wiki/Konveksi

http://gregoriusagungworldpres.com/2010/12/11/mesin-pendingin-siklus-kompresi-uap/

http:/www.google.com/images?q=ph+diagram+r134a

(69)
(70)

Menit ke 25

(71)
(72)

Menit ke 65

(73)
(74)

Menit ke 105

(75)
(76)

Menit ke 145

(77)
(78)

Menit ke 305

(79)
(80)

Menit ke 485

Figur

Tabel 4.3 Suhu masuk kondensor dan suhu keluar kondensor .............................

Tabel 4.3

Suhu masuk kondensor dan suhu keluar kondensor ............................. p.14
Gambar 4.1 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massarefrigerant

Gambar 4.1

Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massarefrigerant p.16
Gambar 2.1  Kulkas

Gambar 2.1

Kulkas p.22
Gambar 2.2Contoh kulkas 1

Gambar 2.2Contoh

kulkas 1 p.23
Gambar 2.3Contoh kulkas 2

Gambar 2.3Contoh

kulkas 2 p.24
Gambar 2.4Contoh kulkas 3

Gambar 2.4Contoh

kulkas 3 p.25
Gambar 2.5  kompresor hermetik

Gambar 2.5

kompresor hermetik p.27
Gambar 2.6 Kondensor

Gambar 2.6

Kondensor p.28
Gambar 2.7 Evaporator

Gambar 2.7

Evaporator p.29
Gambar 2.8 Pipa Kapiler

Gambar 2.8

Pipa Kapiler p.30
Gambar 2.10 Perpindahan kalor konduksi

Gambar 2.10

Perpindahan kalor konduksi p.31
Gambar 3.3 Pipa Kapiler

Gambar 3.3

Pipa Kapiler p.46
Gambar 3.5 Filter

Gambar 3.5

Filter p.47
Gambar 3.6 Tube Cutter

Gambar 3.6

Tube Cutter p.48
Gambar 3.8 Manifold Gauge

Gambar 3.8

Manifold Gauge p.49
Gambar 3.10 kulkas

Gambar 3.10

kulkas p.51
Gambar 3.11 Posisi penempatan alat ukur

Gambar 3.11

Posisi penempatan alat ukur p.52
Gambar 3.12 Penggunaan P-h diagram untuk mencari entalpi

Gambar 3.12

Penggunaan P-h diagram untuk mencari entalpi p.53
Tabel 4.1 Tekanan masuk kompresor (P1) dan  tekanan keluar kompresor (P2)

Tabel 4.1

Tekanan masuk kompresor (P1) dan tekanan keluar kompresor (P2) p.54
Tabel 4.3 Suhu masuk kondensor dan suhu keluar kondensor

Tabel 4.3

Suhu masuk kondensor dan suhu keluar kondensor p.55
Tabel 4.3 Lanjutan

Tabel 4.3

Lanjutan p.56
Tabel 4.4 Lanjutan

Tabel 4.4

Lanjutan p.57
Tabel 4.6 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

Tabel 4.6

Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa p.58
Tabel 4.8 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

Tabel 4.8

Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran p.59
Tabel 4.7 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran

Tabel 4.7

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran p.59
Tabel 4.8 Lanjutan

Tabel 4.8

Lanjutan p.60
Tabel 4.9 Lanjutan

Tabel 4.9

Lanjutan p.61
Gambar 4.1 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

Gambar 4.1

Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa p.62
Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dari t= 5 menit sampai t=

Gambar 4.2

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dari t= 5 menit sampai t= p.63
Gambar 4.3 Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dari t= 5

Gambar 4.3

Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dari t= 5 p.64

Referensi

Memperbarui...