Karakteristik ac mobil dengan putaran kompresor 1200 rpm.

(1)

INTISARI

Pada era modern saat ini, hampir di setiap mobil dilengkapi dengan AC. Penggunaan AC mobil sudah merambah hampir di setiap alat transportasi. Tujuan penelitian ini adalah (a) merakit mesin AC yang di pergunakan pada mobil. (b) mengetahui karakteristik mesin AC mobil yang telah dibuat, meliputi : kalor yang diserap evaporator (Qin), kalor yang di lepas kondensor (Qout), kerja yang dilakukan kompresor (Win), COPideal, COPaktual, efisiensi dan laju aliran massa refrigeran pada mesin AC.

Metode yang digunakan adalah dengan metode eksperimental yang dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma tanpa beban pendinginan. Mesin AC mobil mempergunakan siklus kompresi uap, daya penggerak motor listrik 2 hp, rpm : 1200, refrigeran : R-134a, dimensi kabin : 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m, kabin terbuat dari kayu triplek dengan tebal 3,5 mm. Lalu proses pengambilan data dilakukan padaAC mobil. Setelah pengambilan data pada AC mobil, lalu data tersebut dianalisis secara teoritis dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus, kapasitas refrigerasi dan COP sistem.

Hasil penelitian pada saat stabil memberikan kesimpulan : (a) kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 56,0 kJ/kg, (b) kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator 169,6 kJ/kg, (c) kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 225,6 kJ/kg, (d) COPaktual sebesar 3,04, (e) COPideal sebesar 5,30, (f) efisiensi mesin AC mobil sebesar 57,31%, (g) laju aliran massa sebesar 0,02 kg/s.

(2)

i

KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN

KOMPRESOR 1200 RPM

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 TeknikMesin

Diajukan ;

SLAMET PUTRO CAHYONO

NIM : 115214021

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(3)

ii

AC CHARACTERISTICS OF CAR WITH 1200 RPM

COMPRESSOR ROTATION

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By :

SLAMET PUTRO CAHYONO

Student Number :115214021

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(4)

KARAKTERISTIK

AC

MOBIL

DENGAN PUTARAN .KOMPRESOR

12OO RPM

Disusun oleh:

SLAMET PUTRO CAITYONO

NIM: ll52l4{l2l

Telah disetujui oleh Dosen Pembimbing Skripsi

#

\Til,l\-Ir. PK. Purwadi. MT

(5)

KARAKTERISTIK

AC

MOBIL

DENGAN PUTARAN KOMPRESOR I2OO RPM

Dipersiapkan dan disusun oleh :

NAMA

NIM

SLAMET PUTRO CAHYONO

tt52t402t

Ketua

Sekretaris

Anggota

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Skripsi

Pada tanggal 27 Juli 2Al5

Susunan Dewan Penguji

Nama lengkap

: Doddy Purwadianto, S.T., M.T.

: Ir Rineg M.T.

: Ir PK. Purwadi, M.T.

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persayaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarra _,

..39...]L!i.

:9.1,

kultas Sains dan Teknologi

biyersitas Sanata Dharma

Paulina Her Ros4 S.Si.,M.Sc.

$-;fu

(6)

(7)

(8)

vii

INTISARI

Pada era modern saat ini, hampir di setiap mobil dilengkapi dengan AC. Penggunaan AC mobil sudah merambah hampir di setiap alat transportasi. Tujuan penelitian ini adalah (a) merakit mesin AC yang di pergunakan pada mobil. (b) mengetahui karakteristik mesin AC mobil yang telah dibuat, meliputi : kalor yang diserap evaporator (Qin), kalor yang di lepas kondensor (Qout), kerja yang dilakukan kompresor (Win), COPideal, COPaktual, efisiensi dan laju aliran massa refrigeran pada mesin AC.

Metode yang digunakan adalah dengan metode eksperimental yang dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma tanpa beban pendinginan. Mesin AC mobil mempergunakan siklus kompresi uap, daya penggerak motor listrik 2 hp, rpm : 1200, refrigeran : R-134a, dimensi kabin : 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m, kabin terbuat dari kayu triplek dengan tebal 3,5 mm. Lalu proses pengambilan data dilakukan padaAC mobil. Setelah pengambilan data pada AC mobil, lalu data tersebut dianalisis secara teoritis dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus, kapasitas refrigerasi dan COP sistem.

(9)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan lancar dan baik.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat mahasiswa untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, Skripsi ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan selaku Dosen Pembimbing Skripsi.

3. Sekretariat dan laboran Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah mendukung dalam proses penyelesaian Skripsi.

4. Ladislaous Marjono dan Maria Magdalena Sugiarti selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi.

5. Dionisia Bhisetya Rarasati yang selalu mendukung dan memberikan semangat sehingga dapat memberikan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan Skripsi ini.

6. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma khususnya Angkatan 2011 dan teman penulis lain yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah mendukung penulis dalam menyeleseaikan Skripsi ini.

(10)

(11)

x

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

INTISARI ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ... xvii

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan masalah ... 2

1.2Tujuan penelitian ... 2

1.3Batasan Masalah ... 2

1.4Manfaat penelitian ... 3

(12)

xi

2.1 Dasar Teori ... 4

2.2 Tinjauan pustaka ... 22

BAB III. PEMBUATAN ALAT ... 25

3.1 Diagram alir pelaksanaan ... 25

3.2 Komponen-komponen mesin AC mobil ... 26

3.3 Persiapan alat dan bahan ... 37

3.4 Langkah-Langkah pembuatan AC mobil ... 38

BAB IV. METODE PENELITIAN ... 41

4.1 Benda uji ... 41

4.2 Skematik alat penelitian ... 41

4.3 Alat bantu penelitian ... 42

4.4 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan ... 46

4.5 Cara mengolah data dan pembahasan ... 46

4.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 47

BAB V. HASIL PENELITAIN DAN PEMBAHASAN ... 48

5.1 Data Hasil Percobaan ... 48

5.2 Perhitungan dan Pengolahan Data ... 50

5.3 Hasil Perhitungan ... 57

(13)

xii

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ... 71

6.1 Kesimpulan ... 71

6.2 Saran ... 72

DAFTAR PUSTAKA ... 73

(14)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skematik AC mobil ... 4

Gambar 2.2 Pemasangan AC pada mobil ... 4

Gambar 2.3 Skematik komponen AC mobil ... 6

Gambar 2.3 Kompresor jenis swash plate ... 7

Gambar 2.5 Kompresor resipro (crank shaft) ... 8

Gambar 2.6 Kompresor wobble plate ... 9

Gambar 2.7 Kondensor jenis pipa bersirip ... 10

Gambar 2.8 Evaporator pipa bersirip ... 11

Gambar 2.9 Katup Ekspansi ... 11

Gambar 2.10 Kipas kondensor ... 12

Gambar 2.11 Receiver Drier ... 13

Gambar 2.12 Blower/fan Evaporator ... 14

Gambar 2.13 Kopling Magnet ... 14

Gambar 2.14 Skema siklus kompresi uap ... 15

Gambar 2.15 Siklus kompresi uap diagram P-h ... 16

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ... 16

Gambar 2.17 P-h diagram refrigeranR134a... 21

Gambar 2.18 Refigeran R-134a ... 22

Gambar 3.1 Gambar diagram Langkah dan Pelaksanaan ... 25

(15)

xiv

Gambar 3.3 Kompresor jenis swash plate ... 27

Gambar 3.4 Kondensor ... 28

Gambar 3.5 Katup Ekspansi ... 28

Gambar 3.6 Evaporator ... 29

Gambar 3.7 Receiver/drier ... 29

Gambar 3.8 Tabung berisi refrigeran R-134 a ... 30

Gambar 3.9 Pengembang pipa ... 31

Gambar 3.10 Pemotong pipa ... 31

Gambar 3.11 Pompa vakum ... 32

Gambar 3.12 Manifold gauge ... 32

Gambar 3.13 Plat besi ... 33

Gambar 3.14 Sterefoam ... 33

Gambar 3.15 Mesin Listrik ... 34

Gambar 3.16 Adaptor ... 35

Gambar 3.17 Kipas kondensor ... 35

Gambar 3.18 Blower ... 36

Gambar 3.19 Fan/Kipas angin ... 36

Gambar 3.20 Thermostat ... 37

Gambar 3.21 Kabin ... 37

Gambar 3.22 Rangkaian listrik adaptor – kipas kondensor ... 38

(16)

xv

Gambar 3.24 Tekanan normal pada pengujian alat ... 40

Gambar 4.1 Mesin AC mobilyang diteliti ... 41

Gambar 4.2 Posisi alat ukur suhu pada skematik mesin AC mobil ... 42

Gambar 4.3 Termokopel ... 43

Gambar 4.4 Penampil suhu ... 43

Gambar 4.5 Pengukur tekanan ... 43

Gambar 4.6 Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R-134a ... 44

Gambar 4.7 Thermometer ... 45

Gambar 4.8 Kabel roll ... 45

Gambar 5.1 Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigerant R 134a diambil dari data menit (t) ke-75 ... 54

Gambar 5.2 Hubungan kerja kompresor persatuan massa refrigerant dan waktu ... 64

Gambar 5.3 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator dan waktu ... 65

Gambar 5.4 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor dan waktu ... 66

Gambar 5.5 Hubungan koefisien prestasi (COP) aktual dan waktu ... 67

Gambar 5.6 Hubungan koefisien prestasi (COP) ideal dan waktu ... 68

Gambar 5.7 Hubungan efisiensi dan waktu ... 68

(17)

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Tabel untukpengukuran suhu dan tekananl ... 46

Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1& P2) dan suhu (T1& T3)... 48

Tabel 5.2 Nilai Entalpi (h) dalam satuan Btu/lb ... 50

Tabel 5.3 Besar Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg ... 52

Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1& P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) ... 57

Tabel 5.5 Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil ... 59

(18)

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut

pada diagram P-h. Data 1 (menit 3) ... 74 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut

(19)

xviii

(20)

xix

(21)

xx

(22)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era globalisai atau modern seperti sekarang ini, penggunaan AC pada kendaraan beroda empat, sudah merupakan hal yang tidak mengherankan lagi. Alat transportasi lain yang juga menggunakan AC adalah bis, kereta api, pesawat terbang dan kapal. Pemakain AC mobil sangatlah penting bagi pengendara maupun penumpang baik pada angkutan umum maupun mobil pribadi. Penggunaan AC mobil dapat memberikan kenyamanan dalam berkendara. Hal ini disebabkan karena suhu udara di dalam kabin dapat dikondisikan sesuai dengan yang diinginkan. Udara yang masuk ke dalam ruang mobil juga selalu bersih, jendela yang tertutup juga dapat memberikan keamanan karena poluusi, baud an udara kotor dapat dicegah.

Pada zaman dahulu banyak mobil yang belum dilengkapi dengan AC sehingga untuk mengkondisikan udara dalam kabin mobil, pengendara harus membuka jendela kaca mobil supaya udara dapat terkondisi. Namun polusi debu dan pulusi bau serta polusi udara yang berasal dari luar tidak dapat terhindarkan. Seiring berkembangnya zaman, mobil dipasang AC. AC mobil adalah alat yang digunakan mengkondisikan udara dalam kabin mobil agar suhu udara kelembaban udara, kebutuhan oksigen dan kebersihan udara dapat terpenuhi seperti yang di inginkan. Dengan AC mobil, suhu udara di dalam kabin dapat dikondisikan dengan mudah sehingga keamanan serta kenyamanan dalam berkendara dapat dilakukan kapan saja.

(23)

2

1.2 Perumusan masalah

AC mobil yang ada di pasaran pada kenyataanya tidak mencantumkan informasi tentang karakteristik dari mesin AC nya seperti nilai COP dan nilai efisiensi . Informasi tentang COP dan efisiensi sangat penting bagi konsumen, untuk dapat memilih mobil dengan AC yang sesuai dengan seleranya. Bagaimanakah karakteristik AC pada mobil yang ada dipasaran ?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian tentang AC mobil dengan putaran kompresor 1200 rpm dan ukuran kabin 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m adalah :

a. Merakit mesin AC yang dipergunakan pada mobil. b. Mengetahui karakteristik dari AC mobil, meliputi :

 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran

 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dalam kabin

 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

 Menghitung COPaktual dan COPideal  Efisiensi mesin AC mobil

 Menghitung laju aliran refrigeran

1.4 Batasan - Batasan

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

a. Refrigeran yang digunakan dalam AC mobil adalah R-134a.

b. Mesin AC mobil bekerja dengan mempergunakan siklus kompresi uap.

c. Komponen AC mobil terdiri dari komponen utama kompresor, kondensor, katup ekspansi, receiver drier, dan evaporator, menggunakan komponen standart yang ada di pasaran.

d. Putaran kompresor : 1200 rpm.

(24)

3

f. Penggerak kompresor, mempergunakan motor listrik dengan daya 2 hp.

1.5 Manfaat

Manfaat penelitian tentang karakteristik AC mobil adalah :

a. Dapat menambah ilmu pengetahuan dan kepustakaan seputar AC mobil. b. Membuat percontohan alat AC mobil dengan kontruksi sederhana sehingga

mudah dalam pengamplikasianya yang dapat diterima oleh masyarakat Indonesia.

c. Bagi mahasiswa, penelitian yang telah dilakukan dapat membantu pemahaman tentang AC mobil yang lebih mendalam.

(25)

4

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Dasar Teori

2.1.1 Definisi Mesin AC Mobil

AC Mobil adalah alat yang digunakan pada kendaraan beroda empat, yang digunakan untuk mengkondisikan udara, meliputi suhu udara, kelembaban udara, kebutuhan udara segar dan kebersihan udara yang ada di dalam kabin mobil. Tujuan pemasangan AC pada mobil agar pengguna mobil atau penumpang mobil dapat merasakan kenyamanan dan kesejukan udara jika berada didalam ruang mobil.

Gambar 2.1 AC mobil

(26)

5

Gambar 2.2 AC mobil

(Sumber : http://repairpal.com/heating-ac)

(27)

6

bersuhu rendah kemudian memasuki ruang evaporator. Di dalam evaporator refrigeran segera berubah wujud menjadi gas (menguap). Refrigeran dapat berubah wujud dari cair menjadi gas karena ada kalor yang mengalir ke evaporator dari lingkungan di sekitar evaporator. Seperti diketahui, suhu lingkungan evaporator lebih tinggi dari suhu evaporator.

Mesin AC mobil yang dirancang di dalam penelitian ini menggunakan motor listrik (pengganti motor bakar) sebagai penggerak kompresor memiliki daya sebesar 2 hp, daya putaran sebesar 1200 rpm dan refrigeran yang digunakan adalah R-134a. refrigeran berfungsi sebagai fluida kerja yang mengalir pada tiap komponen utama dalam AC Mobil.

2.1.1 Komponen utama AC mobil dan siklus kompresi uap 2.1.2.1 Komponen utama AC mobil

Komponen utama AC mobil dapat digolongkan menjadi komponen utama dan komponen tambahan

Gambar 2.3 Skematik komponen AC mobil

Komponen utama AC mobil meliputi kompresor,kondensor, evaporator, dan katup ekspansi.

a. Kompresor

(28)

7

rendah ke tekanan tinggi). Kompresor bekerja menghisap sekaligus memompa refigeran sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refigeran. Kompresor yang sering dipakai pada AC mobil adalah: swash plate, resipro (crank shaft) dan wobble plate. Pada kompresor jenis swash plate, gerakan torak diatur oleh swash plate pada jarak tertentu dengan 6 atau 10 silinder. Ketika salah satu sisi pada torak melakukan langkah tekan, maka sisi yang lainnya melakukan langkah isap. Pada dasarnya, proses kompresi pada tipe ini sama dengan proses kompresi pada kompresor tipe crank shaft. Perbedaannya terletak pada adanya tekanan oleh katup isap dan katup tekan. Selain itu , perpindahan gaya pada tipe swash plate tidak melalui batang penghubung (connecting rod), sehingga getarannya lebih kecil.

Gambar 2.4 Kompresor jenis swash plate

(29)

8

Selain kompresor swash plate terdapat juga kompresor resipro (crank shaft) dan wobble plate yang biasa digunakan dalam mesin AC mobil. Kompresor resipro (crank shaft) bekerja dengan memanfaatkan gerak putar dari mesin yang diterima oleh crank shaft kompresor. Di dalam kompresor gerak putar dari crank shaft diubah menjadi menjadi gerak bolak balik torak untuk menghisap dan memampatkan refrigerant. Prinsip kerja kompresor torak terdiri dari dua langkah, yaitu langkah hisap dan langkah kompresi. Saat langkah hisap torak bergerak turun dari titik mati atas ke titik mati bawah, volume silinder mengembang sehingga tekanan di dalam silinder turun atau terjadi kevakuman di dalam silinder. Akibatnya katup hisap membuka dan refrigeran masuk ke dalam silinder. Proses ini berlangsung sampai torak mencapai titik mati bawah.Pada langkah kompresi, torak bergerak naik dari titik mati bawah ke titik mati atas. Refrigeran mengalami pemampatan sehingga tekanan dan temperaturnya naik. Akibat tekanan refrigeran yang tinggi, katup hisap akan menutup dan katup buang membuka sehingga refrigeran keluar dan mengalir ke kondensor.

Gambar 2.5 Kompresor resipro (crank shaft)

(30)

9

[image:30.595.115.514.269.584.2]

Sedangkan kompresor wobble plate adalah kompresor yangmempunyai sistem kerja sama dengan kompresor tipe swash plate. Namun dibandingkan dengan kompresor tipe swash plate, penggunaan kompresor tipe wobble plate lebih menguntungkan, diantaranya adalah kapasitas kompresor dapat diatur secara otomatis sesuai dengan kebutuhan beban pendinginan. Selain itu, pengaturan kapasitas yang bervariasi akan mengurangi kejutan yang disebabkan oleh kopling magnet (magnetic clutch). Cara kerjanya, gerakan putar dari poros kompresor diubah menjadi gerak bolak-balik oleh plat penggerak (drive plate) dan wobble plate dengan bantuan guide ball. Gerakan bolak-balik ini selanjutnya diteruskan ke torak melalui batang penghubung. Berbeda dengan jenis kompresor swash plate, kompresor jenis wobble plate hanya menggunakan satu torak untuk satu silinder. Meskipun jenis kompresor wobble plate mempunyai cara kerja dan konstruksi yang berbeda, namun pada prinsipnya sama, yaitu menekan refrigeran dan menghasilkan laju aliran massa refrigeran.

Gambar 2.6 Kompresor wobble plate

(Sumber : https://otogembel.files.wordpress.com/2012/09/bagian-bagian-kompresor-tipe-wobble-plate.png)

(31)

10

keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas lanjut. Suhu gas refigeran keluar dari kompresor lebih tinggi dari suhu kerja kondensor.

b. Kondensor

Kondensor adalah alat yang befungsi sebagai tempat kondensasi atau pengembunan freon. Pada kondensor berlangsung tiga proses utama yaitu proses penurunan suhu refigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh, proses dari gas jenuh ke cair jenuh, dan proses pendinginan lanjut. Proses pengembunan refrigeran dari kondisi gas jenuh ke cair jenuh berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap. Saat ketiga proses berlangsung,kondensor mengeluarkan kalor dari refrigeran ke udara lingkungan. Kalor yang dilepaskan kondensor dibuang keluar dan diambil oleh udara sekitar. Berdasarkan media pendinginannya, kondensor dibagi menjadi 3 macam, yaitu kondensor berpendingin air, kondensor berpendingin udara dan kondensor berpendingin air serta udara.

[image:31.595.112.513.264.641.2]

Kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin kapasitas kecil adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa dengan bersirip. Pada umumnya jenis kondensor yang sering dipakai pada AC mobil adalah jenis pipa bersirip. Dan pada penelitian ini, kondensor yang digunakan adalah kondensor pipa bersirip.

Gambar 2.7 Kondensor jenis pipa bersirip

(Sumber : http://www.carid.com/replace/a-c-condenser-mpn-cnddpi4011.html) c. Evaporator

(32)

11

[image:32.595.112.511.205.618.2]

kalor. Energi kalor diambil dari lingkungan evaporator. Untuk AC mobil, energi kalor diambil dari beban pendinginan di ruangan kabin mobil. Proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator yang banyak digunakan pada AC mobil adalah pipa bersirip.

Gambar 2.8 Evaporator pipa bersirip

(Sumber : http://www.carid.com/auto7/ac-evaporator-core.html) d. Katup Ekspansi

(33)

[image:33.595.113.496.107.580.2]

12

Gambar 2.9 Katup Ekspansi

(Sumber : http://www.asia.ru/en/ProductInfo/931301.html )

Komponen tambahan mesin AC mobil meliputi kipas kondensor, receiver drier, blower/fan, dan kopling magnet.

a. Kipas kondensor

Kipas kondensor adalah alat yang digunakan untuk membantu kondensor melepas kalor ke lingkungan sekitar.

Gambar 2.10 Kipas kondensor b. Receiver drier

(34)

13

menyimpan refigeran, menyaring benda-benda asing dan uap air dan memisahkan gelembung gas dengan cairan refrigerant sebelum dimasukkan ke katup ekspansi.

Receiver drier dilengkapi dengan filter,desiccant, sight glass dan fusible plug.Filter berfungsi membersihkan kotoran yang ada dalam refrigeran. Jika refrigeran kotor akan menyebabkan karat pada komponen-komponen pada sistem AC. Desiccant berfungsi untuk mencegah terjadinya pembekuan kotoran di dalam lubang katup ekspansi dan evaporator. Kotoran yang membeku tersebut menghambat aliran refrigeran, fusible plug berfungsi sebagai alat sebagai alat pengaman .Jika kondensor rusak atau beban pendinginan berlebihan, maka tekanan akan merusak komponen, dalam keadaan ini solderan khusus pada fusible plugmeleleh sehingga refrigeran dapat keluar. Dengan demikian, komponen tidak rusak dan solderan khusus tersebut meleleh pada suhu 950C sampai dengan 1000C.

Gambar 2.11 Receiver Drier

(Sumber :

http://www.autoatlanta.com/porsche-

parts/accessories.php?sec=Body&model=944%201982-85&subsec=A/C-and-Climate-Control)

c. Blower/fan

[image:34.595.115.511.211.572.2]

(35)

14

Gambar 2.12 Blower/fan Evaporator

d. Kopling Magnet

[image:35.595.114.511.292.664.2]

Kopling magnet adalah alat yang berfungsi menghubungkan dan memutus kompresor dengan motor penggeraknya. Cara kerja kopling magnet : bila sakelar dihubungkan, magnet listrik akan menarik plat penekan sampai berhubungan dengan roda pulley dan poros kompresor terputar. Pada waktu sakelar diputuskan pegas plat pengembali akan menarik plat penekan sehingga putaran motor penggerak terputus dari poros kompresor (putaran mesin hanya memutar puli saja).

Gambar 2.13 Kopling Magnet (Sumber :

(36)

15

1.1.2.1Siklus kompresi uap

[image:36.595.118.537.238.584.2]

Dari sekian banyak sistem mesin refigerasi yang ada, jika kita lihat sistem refigerasi siklus kompresi uap yang paling banyak digunakan pada mesin AC mobil. Sistem refigerasi siklus kompresi uap ini memiliki empat komponen utamna yakni, kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator.

Gambar 2.14 Skema siklus kompresi uap Proses skema alir siklus kompresi uap (gambar 2.14) diagram:

(37)

[image:37.595.137.506.110.564.2]

16

Gambar 2.15 Siklus kompresi uap diagram P-h

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram T-s.

Siklus kompresi uap pada Gambar 2.15, Gambar 2.16 tersusun dari beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses pendinginan dengan penurunan suhu, proses kondensasi, proses pendinginan lanjut, proses ekspansi (proses penurunan tekanan), evaporasi, dan proses pemanasan lanjut.

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

(38)

17

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 2.15 dan Gambar 2.16. 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)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-2b dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran kalor dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan.

d. Proses pendinginan lanjut (2b-3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b-3 dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. 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 2.1 dan Gambar 2.16. Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke katup ekspansi 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.

(39)

18

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan di dinginkan 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)

[image:39.595.105.511.270.711.2]

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Pada saat refrigeran meninggalkan evaporator refrigeran kemudian 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.

2.1.2.3 Rumus-Rumus Perhitungan Karakteristik Untuk Mesin Pendingin Dalam analisa unjuk kerja mesin AC mobil yang meliputi : kerja kompresor, kalor yang dilepas kondensor dalam persatuan massa refrigeran, kalor yang serap evaporator dalam persatuan massa refrigerant, COP aktual, COP ideal, efisiensi dan laju aliran massa dihitung dengan mempergunakan persamaan – persamaan yang data – datanya diperoleh dari p-h diagram. Persamaan perhitungan tersebut sebagai berikut:

a.

Kerja kompresor

Besarnya kerja kompresor dapat dihitung dengan Persamaan (2.1)

(2.1)

Pada Persamaan (2.1)

: kerja kompresor persatuan massa refrigeran : enthalpy saat masuk kompresor

: enthalpy saat keluar kompresor

b.

Kalor yang di lepas kondensor

(40)

19

(2.2)

: kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran : enthalpy saat keluar kondensor

: enthalpy saat keluar kondensor

c.

Kalor yang diserap evaporator

Kalor yang diserap evaporator dapat di hitung dengan Persamaan (2.3)

(2.3)

: kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran : enthalpy saat keluar evaporator

: enthalpy saat masuk evaporator

d.

Coefficient Of Performance (COPaktual)

COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari siklus refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin maka akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan antara dampak refrigerasi ( ) dengan kerja kompresor ( ) dinyatakan dalam Persamaan (2.4)

(2.4)

e.

COP ideal (Coefficient Of Performance).

Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat di hitung dengan persamaan (2.5)

COP ideal :

(2.5)

COP ideal : koefisien prestasi maksimum AC mobill

Te : suhu evaporator

(41)

20

f.

Efisiensi AC mobil

Besarnya efisiensi Mesin AC mobil dapat di hitung dengan menggunakan Persamaan (2.6)

Efisiensi :

(2.6)

COPideal : koefisien prestasi maksimum AC mobil COPaktual : koefisien prestasi AC mobil

g.

Laju aliran massa

Laju aliran massa refrigerant dapat di hitung dengan Persamaan (2.7)

ṁ :

= (2.7)

ṁ : laju aliran massa refrigeran V : voltase kompresor (v) I : Arus kompresor (ampere)

: Daya kompresor

(42)

21

Gambar 2.17 P-h diagram refrigeranR-134a

2.1.2.4 Bahan Pendingin (refrigeran)

Pada suatu sistem pendingin kompresi uap refrigeran adalah bagian yang penting dalam fluida yang digunakan. Refrigeran berfungsi sebagai cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan melepas kalor di kondensor. Refrigeran yang biasa digunakan pada mesin AC mobil. adalah R-134a karena tidak merusak lapisan ozon saat terjadi penguapan dan titik didih R-134a adalah -26.3°C dengan rumus molekul CH2FCF3.

Syarat-syarat refrigeran

Refrigeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :

(43)

22

- Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang dipakai pada mesin pendingin.

- Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak pelumas, udara dan sebagainya.

- Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

- Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar kalor yang diserap evaporator besar.

- Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi. Secara khusus sifat dari refrigeranR-134a adalah: - Tidak mudah terbakar.

- Tidak merusak lapisan ozon.

- Tidak beracun, berwarna, dan berbau. - Memiliki kestabilan yang tinggi.

[image:43.595.113.458.285.614.2]

- Berisi zeolite yang dapat menghilangkan uap air.

Gambar 2.18 Refigeran R-134a

2.1 Tinjauan Pustaka

(44)

23

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.

Marindho (2014) telah melakukan pengujian kinerja HFC-134a refrigerant pada AC mobil sistem (percobaan statis) dengan variasi kecepatan motor. Pengujian unjuk kerja AC mobil (static experiment) menggunakan refrigerant HFC134a dengan variasi kecepatan motor, sistem pengkondisian udara yang digunakan saat ini pada mobil adalah sistem kompresi uap. Penelitian ini dilakukan dengan menguji HFC134a pada sistem AC mobil. Putaran kompresor dengan menggunakan variasi kecepatan motor pada 840 rpm, 1400 rpm, 1680 rpm, dan 1960 rpm. Hasil dari penelitian ini digunakan untuk memperoleh data unjuk kerja dari AC mobil. Berdasarkan analisa data dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut semakin tinggi putaran kompresor maka COP akan mengalami penurunan, begitu juga sebaliknya. Pada putaran 840 rpm dapat menghasilkan COP aktual = 3,509, pada putaran 1400 rpm dapat menghasilkan COP aktual = 3,139 pada putaran 1680 rpm dapat menghasilkan COP aktual 2,803 pada putaran 1960 rpm dapat mnghasilkan COP aktual = 2,635.

(45)

24

R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja mesin. 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 R22.

(46)

25

BAB III

Metode Penelitian (Perancangan Pembuatan Alat) 3.1 Diagram Alir Penelitian

Langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian tentang AC mobil ini mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Persiapan komponen : motor listrik, kompresor, kondensor, evaporator, katup ekspansi, adaptor, kipas kondensor, blower

evaporator dan ruang kabin.

Perakitan Komponen-Komponen AC mobil

Proses pemvakuman

Pengisian Refrigerant R134a.

Pengambilan data P1, P2, T1, T3,Truang, I dan V

Pengolahan data Qin, Qout, Win, Copaktual, Copideal,efisiensi dan laju aliran massa

Selesai

Uji coba

Mulai

Tidak baik

Baik

Penggambaran siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk memperoleh h1, h2, h3, h4, Te dan Tc

(47)

26

3.2 Komponen-komponen mesin AC mobil

Komponen utama AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah kompresor, kondensor, katup ekspansi, reciever drier, evaporator dan fluida kerja refrigeran R134a.

Gambar 3.2 komponen AC mobil a) Kompresor

Kompresor yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar 3.3.

(48)

27

Gambar 3.3 Kompresor jenis swash plate

(Sumber : http://globaldensoproducts.com/climate-control/car-air-conditioning-system/compressor/swash-plate-fixed-displacement-compressor/)

Jenis kompresor : Swash Plate

Voltase : 220 Volt

b) Kondensor

Kondensor yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar 3.4

Spesifikasi kondensor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

Jenis : Kondensor pipa bersirip

Bahan pipa : Besi, diameter : 6 mm

Bahan sirip : Besi, jarak antar sirip : 3 mm Banyak sirip : 1100

(49)

28

Gambar 3.4 Kondensor c) Katup ekspansi

Katup ekspansi yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar 3.5

Spesifikasi katup ekspansi yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

Diameter katup ekspansi : 0,028 inchi Bahan katup ekspansi : tembaga

Gambar 3.5 Katup Ekspansi

d) Evaporator

(50)

29

Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

Bahan pipa evaporator : tembaga, diameter : 6 mm Bahan sirip evaporator : alumunium

Ukuran evaporator : p x l x t = 30 cm x 10 cm x 5 cm

Gambar 3.6 Evaporator

e) Receiver/Drier

Receiver/Drier yang dipergunkan dalam penelitian ini seperti tersaji pada Gambar 3.7

Spesifikasi receiver/drier yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

Bahan tabung receiver/drier : besi

Diameter : 6 cm

Panjang (tinggi) : 25 cm

(51)

30

f) Refrigeran R134a

Refrigeran R134a dipergunakan sebagai fluida kerja AC mobil yang dibuat. Dalam penelitian ini dipergunakan refrigeran R134a karena lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan jenis refrigeran lain yang tersedia dipasaran.

Gambar 3.8 Tabung berisi refrigeran R134a (sumber : http://www.indotrading.com)

3.2.1 Peralatan pendukung pembuatan AC mobil a) Pengembang pipa (flaring tool)

(52)

31

Gambar 3.9 Pengembang pipa b) Tube Cutter (alat pemotong pipa)

Tube cutter fungsinya 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.

Gambar 3.10 Pemotong pipa c) Pompa vakum

(53)

32

Gambar 3.11 Pompa vakum d) Manifold gauge

Manifold gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigran baik pada saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Pada mesin pendingin ini dipasang 2 manifold gauge pada tekanan keluar kompresor dan tekanan masuk (isap) kompresor. Manifold gauge yang digunakan ada 2 jenis seperti pada Gambar 3.12.

- Tekanan 0-220 Psi (dipasang pada pipa masuk kompresor, berwarna biru). - Tekanan 0-500 Psi (dipasang pada pipa keluar kompresor, berwarna merah).

(54)

33

e) Plat besi

Plat besi memiliki fungsi sebagai kerangka dasar dalam pembuatan mesin AC mobil.

Gambar 3.13 Plat Besi

f) Sterefoam

Sterefoam mempunyai fungsi sebagai isolator, agar tidak terjadi kebocoran beban pendinginan.

Gambar 3.14 Sterefoam g) Mesin Listrik

(55)

[image:55.595.113.510.107.605.2]

34

Gambar 3.15 Mesin Listrik

Spesifikasi Motor Listrik yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikiut:

Daya motor listrik : 2 hp Rpm motor listrik : 1480 rpm Voltase Motor listrik : 220 h) Adaptor

Adaptor mempunyai fungsi untuk merubah arus listrik dari AC menjadi DC karena motor listrik yang ada pada kipas kondensor dan blower evaporator mempergunakan arus DC.

Spesifikasi adaptor yang dipergunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut:

(56)

[image:56.595.114.510.105.579.2]

35

Gambar 3.16 Adaptor i) Kipas kondensor

Kipas kondensor berfungsi untuk mengalirkan fluida udara melewati kondensor agar proses pelepasan kalor pada kondensor dapat dipercepat.

Gambar 3.17 Kipas Kondensor

j) Blower

(57)

36

Gambar 3.18 Blower k) Fan / Kipas angin

Fan / Kipas angin berfungsi untuk membantru adaptor pada saat menggerakan kipas kondensor dan blower, agar panas adaptor dapat dibuang ke udara sekitar dengan bantuan fan tersebut.

Gambar 3.19 Fan / kipas angin l) Thermostat

[image:57.595.113.509.107.575.2]

(58)

37

Gambar 3.20 Thermostat m) Kabin (ruang AC mobil)

Kabin ini berfungsi sebagai ruang pendinginan AC mobil yang terbuat dari triplek dan rangka kayu dan dilapisi dengan sterefoam. Ruang pendinginan ini memiliki ukuran p x l x t ( 1,5 m x 1.2 m x 1 m ).

Gambar 3.21 Kabin 3.3 Persiapan Alat dan Bahan

[image:58.595.114.503.121.580.2]

(59)

38

Setelah semua komponen-komponen disiapkan, maka akan dilanjutkan pada proses penyambungan komponen-komponen AC mobil.

3.4 Langkah-Langkah Pembuatan AC mobil

Langkah-langkah pembuatan AC mobil dapat diketahui sebagai berikut: a. Proses pembuatan rangka AC mobil, kabin dan rangkaian kelistrikan

Pada proses ini, rangka dan komponen AC mobil sudah terpasang dan rangka tersebut menggunakan plat besi seperti yang tertera pada Gambar 3.13. Kemudian pembuatan kabin dilakukan dengan meggunakan triplek dan kayu balok. Kabin dibuat dengan berukuran p x l x t ( 1,5 m x 1,2 m x 1 m ) dan diberi lapisan sterefoam pada bagian dalam ruang kabin tersebut agar dapat mengurangi terjadinya kebocoran dan memaksimalkan kerja pendinginan di dalam ruang kabin tersebut. Kemudian setelah kabin jadi, langkah selanjutnya ialah dalam hal kellistrikan, terutama pada kelistrikan untuk penggerak blower dan kipas kondensor yang belum dapat digunakan, sehingga perlu adanya perbaikan sistem kelistrikan pada rangkaian tersebut. Dalam melakukan perbaikan, diperlukan adaptor yang digunakan untuk menggerakan blower dan kipas kondensor. Adaptor tersebut dihubungkan ke blower dan kipas kondensor dengan menghubungkan kabel adaptor dengan kabel blower dan kipas kondensor.

(60)

[image:60.595.110.514.111.649.2]

39

Gambar 3.23 Rangkaian listrik adaptor - blower

b. Proses pemasangan manifold gauge

Proses pemasangan manifold gauge dilakukan sebelum proses pemvakuman, dikarenakan jika proses pemasangan manifold gauge ini dilakukan stelah pemvakuman maka ini akan sia-sia saja karena akan timbul lagi udara-udara yang tidak diperlukan. Maka dari itu proses pemasangan manifold gauge dilakukan. Dalam pemasangan manifold gauge ini diperlukan pengembang pipa dan pemotong pipa karna manifold gauge akan disambungkan dengan kompresor dengan mengguanakan pipa yang terbuat dari alumunium, manifold gauge ini harus di sambungkan dengan kompresor karena memiliki fungsi untuk mendeteksi tekanan yang terjadi didalam kompresor AC mobil.

c. Proses pemvakuman AC mobil

Dalam proses pemvakuman ini diperlukan pompa vakum yang memiliki fungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Proses ini bertujuan untuk mengeluarkan udara-udara yang masih terjebak dalam saluran-pipa di AC mobil agar siklus AC mobil dapat bekerja dengan maksimal.

d. Proses pengisisan Refigerant R134a

(61)

40

e. Proses pengujian AC mobil

Dalam proses ini seluruh komponen harus sudah jadi dan sudah terpasang dengan benar dan refigeran sudah terisi dengan baik. Kemudian mesin AC mobil ini di nylakan dan ditunggu kira-kira 30-60 menit. Bila terjadi bunga es pada evaporator dan katup ekspansi yang menghubungkan antara evaporator dan katup ekspansi serta tekanan pada manifold gauge cenderung konstan, maka AC mobil sudah siap digunakan untuk diambil data.

(62)

41

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Mesin yang diteliti

Mesin yang diteliti merupakan AC mobil dengan siklus kompresi uap hasil rangkaian sendiri dengan komponen standar dari AC mobil yang tersedia di pasaran. AC mobil yang dirangkai menggunakan daya motor listrik 2 hp dan dengan putaran kompresor sebesar 1200 rpm.

Gambar 4.1 Mesin AC mobilyang diteliti

4.2 Skematik Mesin AC mobil yang Diteliti

[image:62.595.125.477.266.571.2]

(63)

[image:63.595.119.495.107.578.2]

42

Gambar 4.2 Posisi alat ukur suhu dan tekanan pada skematik mesin AC mobil

Keterangan untuk Gambar 4.2 :

Titik 1 : tempat pemasangan alat ukur termokopel 1 (T1) dan tekanan (P1)

Titik 2 : tempat pemasangan alat ukur tekanan (P2)

Titik 3 : tempat pemasangan alat ukur termokopel 2 (T3)

4.3 Alat Bantu Penelitian

Proses penelitian AC mobil ini membutuhkan alat – alat yang digunakan dalam pengujian AC mobil. Alat – alat bantu tersebut adalah :

a. Termokopel dan penampil suhu

(64)

43

Gambar 4.3 Termokopel Gambar 4.4 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.

Gambar 4.5 Pengukur tekanan

c. P-h diagram R134a

(65)

44

Gambar 4.6 Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R134a.

d.

Alat pengukur suhu ruangan (Thermometer)

Thermometer berfungsi untuk mengetahui suhu ruangan yang ada di dalam kabin atau ruang yang akan didinginkan.

(66)

45

e.

Kabel roll

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

Gambar 4.8 Kabel roll

4.4 Cara mendapatkan data suhu dan tekanan pada titik yang telah ditentukan

Untuk mendapatkan data suhu pada 2 titik (T1 dan T3) dan data tekanan pada 2

titik (P1 dan P2) pada Gambar 4.1 dipergunakan alat ukur termokopel dan alat ukur

[image:66.595.116.512.205.571.2]

tekanan. Pengukuran suhu dan pengukuran tekanan dilakukan setiap 3 menit sekali. Hanya saja, ketika suhu udara di ruang kabin sudah mencapai 210C kopling magnet denngan otomatis sudah terputus.

Tabel 4.1 Tabel untuk pengukuran suhu dan tekanan

No

Waktu t

(menit)

T1

(oC)

T3

(oC)

P1

(psia)

P2

(psia)

V I

(67)

46

4.6 Cara mengolah data dan pembahasan Prosedur pengolahan data :

a. Setelah semua data suhu ( T1, T3) dan tekanan (P1, P2) pada setiap titik

diperoleh maka langkah selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus kompresi uap pada P – h diagram untuk mendapatkan 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 AC mobil, efisiensi AC mobil dan laju aliran massa refrigerant.

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, Persamaan (2.6) untuk menghitung efisiensi AC mobil dan persamaan (2.7) untuk menghitung laju aliran massa refrigeran.

d. Hasil – hasil perhitungan kemudian digambarkan dalam bentuk grafik terhadap waktu.

(68)

47

4.7 Cara mendapatkan kesimpulan

(69)

48

BAB V

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 5.1. Data Hasil Percobaan

Data hasil percobaan untuk nilai tekanan refrigeran (P1 & P2) dan suhu

refrigeran (T1 & T3) pada titik-titik yang telah ditentukan pada waktu tertentu,

[image:69.595.121.512.261.736.2]

disajikan pada Tabel 5.1.

Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1& P2) dan suhu (T1& T3)

No Waktu t (menit) P1 (Psia) P2 (Psia) T1

(oC)

T3

(oC) V I

1 3 34,0 177,7 22,05 27,85 220 5,49

2 6 35,0 177,2 18,23 27,38 220 5,57

3 15 34,7 169,2 20,43 28,73 220 5,58

4 18 35,5 170,2 20,80 29,83 220 5,60

5 27 34,0 155,7 20,58 28,98 220 5,55

6 30 34,0 167,7 20,58 29,40 220 5,69

7 33 35,6 179,7 22,18 26,28 220 4,86

8 39 34,7 171,0 21,00 29,40 220 5,54

9 42 35,2 174,2 21,75 29,40 220 5,55

10 51 34,7 174,2 20,38 30,88 220 5,73

11 54 34,1 172,7 22,63 28,58 220 5,74

12 60 35,5 174,7 20,50 30,53 220 5,66

13 63 35,3 176,7 20,40 30,55 220 5,59

14 72 34,2 177,0 20,35 30,70 220 5,70

15 75 34,5 165,2 21,23 31,75 220 5,79

16 84 35,0 171,2 20,58 29,88 220 5,61

17 87 35,7 179,0 20,90 29,98 220 5,75

(70)

49

Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1& P2) dan suhu (T1& T3) lanjutan

(oC)

T3

(oC) V I

19 102 35,5 176,5 23,38 32,08 220 5,65

20 114 34,5 180,5 21,15 32,08 220 5,73

21 117 34,5 179,5 19,38 32,18 220 5,75

22 126 34,5 174,7 21,18 30,80 220 5,62

23 129 35,7 176,5 20,25 30,98 220 5,63

24 141 36,0 178,1 21,80 30,88 220 5,71

25 144 35,2 181,5 20,65 32,28 220 5,70

26 147 34,5 179,0 20,38 30,33 220 5,65

27 156 35,5 177,0 21,13 30,53 220 5,76

28 159 35,0 177,7 21,70 32,83 220 5,74

29 168 34,7 178,2 20,70 33,85 220 5,72

30 171 35,2 178,5 21,53 32,15 220 5,67

31 174 35,5 176,2 21,33 29,48 220 5,69

32 183 35,2 176,0 20,28 28,20 220 5,70

33 186 35,2 178,5 18,63 30,00 220 5,72

34 198 35,0 178,7 19,05 28,28 220 5,76

35 201 35,5 181,0 18,50 28,70 220 5,72

36 210 35,0 176,5 19,03 28,83 220 5,75

37 213 35,2 178,7 19,48 29,90 220 5,75

38 222 35,5 178,7 21,35 29,33 220 5,76

39 225 35,2 178,2 21,18 31,78 220 5,68

40 234 35,5 182,5 20,15 29,00 220 5,83

41 237 35,7 178,0 19,58 28,75 220 5,81

Keterangan :

(71)

50

- P2 : Tekanan refrigeransaat keluar kompresor (Psia).

- T1 : Suhu refrigeransaat masuk kompresor (oC).

- T3 : Suhu refrigeransaat masuk katup ekspansi (oC).

5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data.

[image:71.595.135.474.275.745.2]

Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh dan dengan menggambarkan nya pada diagram P-h dapat ditentukan besarnya entalpi (h). Pada penelitian ini dipergunakan diagram P-h R134a. Besar nilai entalpi (h) disetiap titik 1,2,3,4 dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.2.

Tabel 5.2 Nilai entalpi (h) dalam satuan Btu/lb No Waktu t

(menit) h1 (Btu/lb) h2 (Btu/lb) h3 (Btu/lb) h4 (Btu/lb)

1 3 116 138 41 41

2 6 115 138 40 40

3 15 116 138 40 40

4 18 116 138 41 41

5 27 116 137 40 40

6 30 112 135 40 40

7 33 112 134 40 40

8 39 111 134 40 40

9 42 111 133 40 40

10 51 111 133 41 41

11 54 112 136 40 40

12 60 112 135 41 41

13 63 114 138 41 41

14 72 115 139 41 41

15 75 116 139 41 41

16 84 114 138 40 40

(72)

[image:72.595.139.463.132.681.2]

51

Tabel 5.2 Nilai entalpi (h) dalam satuan Btu/lb lanjutan No Waktu t

(menit) h1 (Btu/lb) h2 (Btu/lb) h3 (Btu/lb) h4 (Btu/lb)

18 99 113 138 41 41

19 102 114 139 41 41

20 114 114 139 41 41

21 117 113 138 41 41

22 126 114 138 41 41

23 129 113 138 41 41

24 141 114 138 41 41

25 144 113 138 41 41

26 147 113 138 40 40

27 156 115 139 40 40

28 159 115 139 41 41

29 168 115 139 42 42

30 171 114 138 41 41

32 174 114 139 40 40

33 183 112 138 40 40

34 198 113 138 40 40

35 201 111 138 40 40

36 210 112 138 40 40

37 213 113 138 41 41

38 222 112 138 40 40

39 225 113 138 41 41

40 234 113 138 40 40

(73)

52

[image:73.595.139.464.205.720.2]

Dalam perhitungan ini , besar entalpi (h) dinyatakan dalam satuan Standar Internasional yaitu kJ/kg (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg). Besar nilai konversi entalpi setiap titik 1,2,3,4 dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.3.

Tabel 5.3 Besar entalpi (h) dalam satuan kJ/kg No Waktu t

(menit) h1 (kJ/kg) h2 (kJ/kg) h3 (kJ/kg) h4 (kJ/kg)

1 3 269,8 321,0 95,4 95,4

2 6 267,5 321,0 93,0 93,0

3 15 269,8 321,0 93,0 93,0

4 18 269,8 321,0 95,4 95,4

5 27 269,8 318,7 93,0 93,0

6 30 260,5 314,0 93,0 93,0

7 33 260,5 311,7 93,0 93,0

8 39 258,2 311,7 93,0 93,0

9 42 258,2 309,4 93,0 93,0

10 51 258,2 309,4 95,4 95,4

11 54 260,5 316,3 93,0 93,0

12 60 260,5 314,0 95,4 95,4

13 63 265,2 321,0 95,4 95,4

14 72 267,5 323,3 95,4 95,4

15 75 269,8 323,3 95,4 95,4

16 84 265,2 321,0 93,0 93,0

17 87 265,2 321,0 93,0 93,0

18 99 262,8 321,0 95,4 95,4

19 102 265,2 323,3 95,4 95,4

20 114 265,2 323,3 95,4 95,4

(74)

[image:74.595.139.465.123.605.2]

53

Tabel 5.3 Besar entalpi (h) dalam satuan kJ/kg lanjutan

No Waktu t (menit) h1 (kJ/kg) h2 (kJ/kg) h3 (kJ/kg) h4 (kJ/kg)

22 126 265,2 321,0 95,4 95,4

23 129 262,8 321,0 95,4 95,4

24 141 265,2 321,0 95,4 95,4

25 144 262,8 321,0 95,4 95,4

26 147 262,8 321,0 93,0 93,0

27 156 267,5 323,3 93,0 93,0

28 159 267,5 323,3 95,4 95,4

29 168 267,5 323,3 97,7 97,7

30 171 265,2 321,0 95,4 95,4

31 174 265,2 323,3 93,0 93,0

32 183 260,5 321,0 93,0 93,0

33 186 260,5 321,0 93,0 93,0

34 198 262,8 321,0 93,0 93,0

35 201 258,2 321,0 93,0 93,0

36 210 260,5 321,0 93,0 93,0

37 213 262,8 321,0 95,4 95,4

38 222 260,5 321,0 93,0 93,0

39 225 262,8 321,0 95,4 95,4

40 234 262,8 321,0 93,0 93,0

41 237 262,8 321,0 93,0 93,0

Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai enthalpi dapat dilihat dari diagram tekanan entalpi pada jenis refrigeran R-134a. Dari diagram dapat dilihat nilai h1 saat menit ke-75 adalah 116 Btu/lb. Dalam perhitungan satuan h

dinyatakan dalam kJ/kg jadi nilai h1 =116 Btu/lb = 269,82 kJ/kg (116 Btu/lb x

(75)

54

Keterangan dari diagram P-h pada Gambar 5.1 :

h1= 269,82 kJ/kg h3 = 95,37 kJ/kg

[image:75.595.116.458.176.625.2]

h2 = 323,31 kJ/kg h4 = 95,37 kJ/kg

(76)

55

1) Kerja Kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang dihasilkan oleh AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.1) :

Win = h2-h1

= 323,31kJ/kg – 269,82 kJ/kg = 53,5 kJ/kg

Maka kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 53,50 kJ/kg (pada saat t = 75 menit)

2) Kalor persatuan massa refrigeranyang dilepas Kondensor (Qout)

Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.2) :

Qout = h2-h3

= 323,31/kg – 95,37 kJ/kg = 227,9 kJ/kg

Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 227,95 kJ/kg (pada saat t = 75 menit)

3) Kalor yang diserap evaporator (Qin)

Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.3) :

Qin = h1-h4

(77)

56

Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 174,45 kJ/kg (pada saat t = 75 menit)

4) COP aktual

COPaktual dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari

mesin AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) :

COP

aktual =

=

= 3,26

Maka COP aktual AC mobil sebesar 3,26 (pada saat t = 75 menit)

5) COP ideal

Untuk menghitung performance ideal pada AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat menggunakan Persamaan (2.5)

COP ideal =

=

= 5,45

Maka COP ideal AC mobil sebesar 5,45 (pada saat t =75 menit)

6) Efisiensi (η)

(78)

57

Efisiensi η =

x 100%

η =

x 100% η = 57,78%

Maka efisiensiη AC mobil sebesar 57,78% (pada saat t=75 menit) 7) Laju aliran massa refrigeran(ṁ)

Untuk mendapatkan besarnya laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.7)

ṁ =

=

= 0.01 kg/s

Maka laju aliran massaAC mobil sebesar 0,01 kg/s (pada saat t = 75 menit)

5.3. Hasil Perhitungan

Hasil perhitungan secara keseluruhan dari waktu (t) 0 menit sampai (t) 240 menit untuk nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), kalor

persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout), kalor persatuan massa

refrigeran yang diserap evaporator (Qin), COP aktual, COP ideal, efisiensi dan laju

[image:78.595.111.508.254.568.2]

aliran massa dari AC mobil disajikan pada Tabel 5.5 dan Tabel 5.6

Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1& P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc)

(oC)

T3

(oC)

Te

(oC)

Tc

(oC)

1 3 34,0 177,7 22,05 27,85 -7,2 38,9

2 6 35,0 177,2 18,23 27,38 -6,1 42,8

3 15 34,7 169,2 20,43 28,73 -6,7 40,0

4 18 35,5 170,2 20,80 29,83 -5,0 40,6

(79)

58

Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1& P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) lanjutan

(oC)

T3

(oC)

Te

(oC)

Tc

(oC)

6 30 34,0 167,7 20,58 29,40 -7,2 39,4

7 33 35,6 179,7 22,18 26,28 -4,4 44,4

8 39 34,7 171,0 21,00 29,40 -6,7 43,3

9 42 35,2 174,2 21,75 29,40 -5,0 43,3

10 51 34,7 174,2 20,38 30,88 -6,7 43,3

11 54 34,1 172,7 22,63 28,58 -7,2 42,2

12 60 35,5 174,7 20,50 30,53 -6,1 42,2

13 63 35,3 176,7 20,40 30,55 -6,1 44,4

14 72 34,2 177,0 20,35 30,70 -7,2 45,0

15 75 34,5 165,2 21,23 31,75 -6,7 40,6

16 84 35,0 171,2 20,58 29,88 -6,7 42,2

17 87 35,7 179,0 20,90 29,98 -6,7 45,6

18 99 36,0 173,0 23,30 32,13 -6,1 43,3

19 102 35,5 176,5 23,38 32,08 -6,7 46,1

20 114 34,5 180,5 21,15 32,08 -7,2 46,7

21 117 34,5 179,5 19,38 32,18 -7,2 46,1

22 126 34,5 174,7 21,18 30,80 -7,2 43,9

23 129 35,7 176,5 20,25 30,98 -7,2 44,4

24 141 36,0 178,1 21,80 30,88 -6,1 44,4

25 144 35,2 181,5 20,65 32,28 -6,7 47,2

26 147 34,5 179,0 20,38 30,33 -7,2 45,6

27 156 35,5 177,0 21,13 30,53 -6,7 43,9

28 159 35,0 177,7 21,70 32,83 -6,7 44,4

29 168 34,7 178,2 20,70 33,85 -7,2 45,6

30 171 35,2 178,5 21,53 32,15 -6,7 45,6

(80)

59

Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1& P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) lanjutan

(oC)

T3

(oC)

Te

(oC)

Tc

(oC)

32 183 35,2 176,0 20,28 28,20 -6,7 43,3

33 186 35,2 178,5 18,63 30,00 -6,7 45,6

34 198 35,0 178,7 19,05 28,28 -6,7 45,6

35 201 35,5 181,0 18,50 28,70 -6,1 46,7

36 210 35,0 176,5 19,03 28,83 -6,7 43,9

37 213 35,2 178,7 19,48 29,90 -6,7 45,6

38 222 35,5 178,7 21,35 29,33 -6,1 45,6

39 225 35,2 178,2 21,18 31,78 -6,7 45,6

40 234 35,5 182,5 20,15 29,00 -6,1 46,7

41 237 35,7 178,0 19,58 28,75 -6,1 45,0

Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil

No Waktu t (menit)

Kerja Kompresor

(Win)

(kJ/kg)

(Qin)

(kJ/kg)

Kalor yang dilepas kondensor

(Qout)

(kJ/kg)

COP

aktual

1 3 51,2 174,5 225,6 3,4

2 6 53,5 174,5 227,9 3,3

3 15 51,2 176,8 227,9 3,5

4 18 51,2 174,5 225,6 3,4

5 27 48,8 176,8 225,6 3,6

6 30 53,5 167,5 221,0 3,1

7 33 51,2 167,5 218,6 3,3

8 39 53,5 165,1 218,6 3,1

9 42 51,2 165,1 216,3 3,2

10 51 51,2 162,8 214,0 3,2

(81)

60

Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil lanjutan No Waktu t

(menit)

Kerja Kompresor

(Win)

(kJ/kg)

(Qin) (kJ/kg)

Kalor yang dilepas kondensor