i
PENGARUH RENDAMAN AIR PADA PIPA KONDENSOR,
RENDAMAN 400ml DAN RENDAMAN 600ml TERHADAP W
in,Q
in, Q
out,COP DAN EFISIENSI
MESIN PENDINGIN
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Diajukan oleh:
CHRISTOPORUS SATRYO AJI PUTRANTO NIM: 115214071
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
ii
THE INFLUENCE OF MARINADE WATER TO THE PIPE A
CONDENSER, MARINADE 400ml AND MARINADE 600ml TO
W
in,Q
in, Q
out,COP AND EFFICIENCY MACHINE COOLING
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree
By
CHRISTOPORUS SATRYO AJI PUTRANTO NIM: 115214071
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
vii
ABSTRAK
Pada zaman sekarang ini mesin pendingin sangat berperan penting dalam kehidupan masyarakat. Mesin pendingin dipergunakan untuk berbagai keperluan, seperti mendinginkan berbagai macam minuman dan makanan, serta juga sebagai pengawet makanan dan minuman. Tujuan penelitian ini adalah: (a) membuat mesin pendingin dengan siklus kompresi uap, (b) mengetahui kalor yang dihisap evaporator persatuan massa refrigerant, (c) mengetahui kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigerant, (d) mengetahui kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigerant, (e) mengetahui koefisien prestasi actual, (f) mengetahui koefisien prestasi ideal, (g) mengetahui efisiensi mesin pendingin.
Dari rendaman pada sebagian pipa kondensor diperoleh hasil berupa kerja
kompresor (Win), panas yang diserap evaporator (Qin), panas yang dilepas
kondensor (Qout), COPideal, COPaktual, dan efisiensi. Variasi perendaman
menghasilkan perbedaan COP dan efisiensi antara variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml.
Dari pengolahan data yang dihasilkan dari data yang didapat, diperoleh nilai rata-rata dari Win, Qin, Qout, COPideal, COPactual dan Efisiensi rendaman 400ml adalah
48 kJ/kg, 122 kJ/kg, 170 kJ/kg, 4.47, 2.51, dan 56% sedangan nilai rata-rata dari Win, Qin, Qout, COPideal, COPactual dan Efisiensi rendaman 600ml adalah 45.6 kJ/kg,
112.15 kJ/kg, 157.8 kJ/kg, 4.02, 2.46, dan 61%.
viii
ABSTRACT
Today, cooling machines play an important role in people's lives. Cooling machines are used for various purposes, such as cooling various kinds of drinks and food, as well as food and beverage preservatives. The objectives of this research are: (a) making the cooling machine with vapor compression cycle, (b) knowing the heat that is absorbed by the evaporator mass of refrigerant mass, (c) knowing the heat released by the condenser per unit mass of refrigerant, (d) knowing the work done by the compressor mass refrigerant, (e) knowing the actual performance coefficient, (f) knowing the ideal performance coefficient, (g) knowing the efficiency of the cooling engine.
From the submersion in a part of the condenser pipe the results of the
compressor (Win) work, the heat absorbed by the evaporator (Qin), the heat released by the condenser (Qout), COPideal, COPactual, and efficiency. Immersion
variations result in COP differences and efficiency between variations half of marinade (400ml) and marinade full of (600ml).
Of data processing resulting from data obtained, obtained the average values of Win, Qin, Qout, COPideal, COPactual dan Efisiensi marinade 400ml is 48 kJ/kg,
122 kJ/kg, 170 kJ/kg, 4.47, 2.51, dan 56% with the average values of Win, Qin, Qout,
COPideal, COPactual dan Efisiensi marinade 600ml is 45.6 kJ/kg, 112.15 kJ/kg, 157.8
kJ/kg, 4.02, 2.46, dan 61%.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang
senantiasa memberikan limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan Skripsi ini banyak
mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai
pihak dan berkat dari Tuhan Yang Maha Esa, kendala-kendala yang dihadapi
tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terimakasih dan
penghargaan kepada:
1. Drs. Johanes Eka Priyatma, M.Sc., Ph.D. selaku Rektor Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta.
2. Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc, Ph.D selaku Dekan FST Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta.
3. Ir. PK. Purwadi, M.T selaku ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta dan juga selaku pembimbing Skripsi, yang telah
dengan sabar, tekun, tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran
memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat
ber-harga kepada penulis selama menyusun Skripsi.
4. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberI bekal ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan menyelesaikan
xi
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
INTISARI ...vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
BAB I ... 1
2.2. Mesin pendingin minuman... 5
2.2.1 Bagian Utama Mesin Pendingin Minuman ... 5
2.2.2 Sistem Kompresi Uap Pada Mesin Pendingin ... 13
2.2.3 Siklus Kompresi Uap ... 13
2.2.4 Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin ... 17
2.3. Tinjauan Pustaka ... 21
BAB III ... 21
3.1. Persiapan Alat ... 21
3.1.1 Komponen Utama Mesin Pendingin ... 21
xii
3.2. Perakitan Mesin Pendingin ... 28
3.2.1 Proses Perakitan Mesin Pendingin ... 28
BAB IV ... 31
4.1. Mesin pendingin yang diteliti ... 31
4.2. Alat bantu penelitian ... 32
4.3. Variasi penelitian ... 35
4.4. Langkah-langkah pengambilan data ... 35
4.5. Cara mengolah data dan pembahasan ... 36
4.6. Cara mendapatkan kesimpulan ... 36
BAB V ... 38
5.1. Data Penelitian ... 38
5.2 Perhitungan ... 47
5.3 Pembahasan... 51
BAB VI ... 58
6.1. Kesimpulan ... 58
6.2. Saran ... 59
DAFTAR PUSTAKA ... 59
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 5.1 Nilai tekanan rendah dan tekanan tinggi pada satuan psi dan MPa
dengan variasi rendaman 400ml... 38
Tabel 5.2 Nilai tekanan rendah dan tekanan tinggi pada satuan psi dan MPa dengan variasi rendaman 600ml... 39
Tabel 5.3 Nilai Te dan Tc pada variasi rendaman 400ml………... 41
Tabel 5.4 Nilai Te dan Tc pada variasi rendaman 600ml………... 42
Tabel 5.5 Nilai entalpi pada variasi rendaman 400ml…... 44
Tabel 5.6 Nilai entalpi pada variasi rendaman 600ml………... 45
Tabel 5.7 Memperlihatkan nilai Win, Qin, Qout, COP, dan Efisiensi pada me-sin pendingin yang diteliti dengan variasi rendaman 400ml……….…..… 48
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh mesin pendingin showcase ... 5
Gambar 2.2 Komponen utama mesin pendingin ... 6
Gambar 2.3 Refrigeran jenis R134a ... 7
Gambar 2.4 Kompresor Hermatik ... 9
Gambar 2.5 Evaporator jenis plat... 10
Gambar 2.6 Kondensor U, dengan 10 U ... 11
Gambar 2.7 Filter ... 11
Gambar 2.8 Pipa Kapiler ... 12
Gambar 2.9 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap ... 14
Gambar 2.10 Diagram P-h ... 15
Gambar 2.11 Diagram T-s ... 15
Gambar 3.1 Kompresor ... 21
Gambar 3.2 Kondensor ... 22
Gambar 3.3 Pipa Kapiler ... 23
Gambar 3.4 Evaporator plat ... 23
Gambar 3.5 Filter ... 24
Gambar 3.6 Refrigeran R-134a ... 24
Gambar 3.7 Tube cutter... 25
Gambar 3.8 Tube expander ... 25
Gambar 3.9 Manifold gauge ... 26
xv
Gambar 3.11 Bahan las ... 27
Gambar 3.12 Pompa vakum ... 27
Gambar 3.13 Lilitan kondensor dan bak tamping ... 28
Gambar 4.1 Skematik mesin pendingin ... 31
Gambar 4.2 Diagram alir pembuatan mesin pendingin ... 32
Gambar 4.3 Pressure gauge ... 33
Gambar 4.4 P-H Diagram 134a ... 34
Gambar 4.5 APPA ... 34
Gambar 4.6 Thermocouple... 35
Gambar 5.1 Grafik perbandingan Win dengan waktu pada variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml ... 52
Gambar 5.2 Grafik perbandingan Qin dengan waktu pada variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml ... 53
Gambar 5.3 Grafik perbandingan Qout dengan waktu pada variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml ... 54
Gambar 5.4 Grafik perbandingan COPideal dengan waktu pada variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml ... 55
Gambar 5.5 Grafik perbandingan COPaktual dengan waktu pada variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml ... 56
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di dunia modern ini serta cuaca yang semakin panas, kebutuhan akan mesin
pendingin semakin tinggi. Mesin pendingin yang berada di sekitar kita merupakan
mesin pendingin dengan siklus kompresi uap. Menurut fungsinya, mesin pendingin
dapat berfungsi untuk membekukan, mendinginkan, dan ada yang berfungsi untuk
pengkondisian udara. Beberapa contoh mesin pendingin yang digunakan untuk
mendinginkan ataupun untuk membekukan adalah: showcase, cold storage, freezer,
kulkas, dan lain sebagainya. Sedangkan mesin pendingin yang berfungsi untuk
pengkondisian udara adalah: AC, air cooler dan lain sebagainya.
Pada skripsi ini akan dibahas cara perakitan mesin pendingin dan
karakter-istik dari mesin pendingin yang dirakit. Mesin pendingin dipergunakan untuk
berbagai keperluan, seperti mendinginkan berbagai macam minuman dan makanan,
serta juga sebagai pengawet makanan dan minuman, yang dapat kita jumpai di
tem-pat-tempat perbelanjaan, rumah sakit, stasiun, kantin sekolah, serta temtem-pat-tempat
lain yang kebanyakan berada di tempat yang ramai yang dikunjungi banyak orang.
Di belakang mesin pendingin biasanya terdapat bak penampungan air hasil
pen-cairan bunga es yang dihasilkan mesin pendingin yang terkadang harus kita buang
airnya setiap kali penuh. Hal ini tentu membuat repot karena jika lupa membuang
Dengan latar belakang tersebut, penulis berkeinginan untuk mempelajari,
memahami, serta mengetahui pengaruh dari perendaman pipa kondensor pada bak
air tersebut terhadap unjuk kerja dari mesin pendinginserta membantu mengurangi
air tersebut dengan menggunakan panas dari pipa kondensor. Cara yang dilakukan
adalah merakit serta meneliti mesin pendingin yang dirakit dengan ditambahkan
lilitan yang direndam oleh air pada sebagian pipa kondenser untuk mengetahui
apakah rendaman air ada pengaruhnya atau tidak terhadap unjuk kerja dan efisiensi
mesin pendingintersebut.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dinyatakan dari :
a. Siklus pendingin apakah yang digunakan untuk melakukan penelitian dan
pengujian?
b. Bagaimanakah karateristik dari mesin pendingin yang dibuat?
c. Bagaimanakah pengaruh rendaman air pada sebagian pipa kondensor
ter-hadap COP dan efisiensi?
1.3. Tujuan
Tujuan mesin pendinginadalah :
a. Merakit mesin pendingin air.
b. Karakteristik mesin pendingin yang dibuat untuk mengetahui :
- Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Qin)
- Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Qout)
- Menghitung COPactual dan COPideal
- Menghitung efisiensi
c. Untuk mengetahui pengaruh perendaman pada sebagian pipa kondensor
dengan menggunakan air terhadap COP dan efisiensi mesin pendingin.
1.4. Batasan Masalah
Batasan-batasan dalam pembuatan mesin pendingin ini adalah :
a. Mesin pendingin bekerja dengan pengaruh siklus kompresi uap.
b. Daya kompresor yang dipergunakan sebesar 1/8 PK.
c. Refrigeran yang digunakan pada mesin pendinginadalah R134a.
d. Panjang pipa kapiler yang digunakan sepanjang 1 m, diameter 0,026 inchi,
dan bahan terbuat dari tembaga.
e. Kondensor yang digunakan U6.
f. Evaporator yang dipergunakan evaporator plat dengan panjang 25 cm dan
lebar 20 cm.
g. Menggunakan tambahan komponen yaitu filter dan bak tampung air
bervolume 700 ml
h. Ukuran ruang pendingin 30 cm x 22 cm x 15 cm.
1.5. Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan pada mesin
pendingin ini adalah:
a. Hasil penelitian dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan
melakukan penelitian tentang mesin pendingin.
b. Dapat memberikan gagasan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang
penukar kalor khususnya tentang mesin pendingin.
c. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu
penge-tahuan tentang mesin pendingin yang dapat ditempatkan di Perpustakaan
ataupun dipublikasikan pada khalayak umum.
d. Dapat mengurangi air yang terdapat pada tempat pembuangan hasil dari
4
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk mendinginkan atau
memindahkan kalor dari suatu tempat yang memiliki temperatur rendah ke
temperatur yang lebih tinggi. Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya
menggunakan siklus kompresi uap. Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa
proses, yaitu proses kompresi, proses kondensasi, proses penurunan tekanan, dan
proses penguapan.
Dalam mesin pendingin tentu memerlukan beberapa komponen penting
agar mesin pendingin tersebut dapat bekerja, antara lain: kompresor, kondensor,
evaporator, pipa kapiler / katup ekspansi, filter, dan refrigeran. Proses pendinginan
dalam mesin pendingin terdapat beberapa langkah. Yang pertama dimulai dari
kompresor. Dengan adanya aliran listrik, motor kompresor akan bekerja mengisap
gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran hisap. Kemudian
kompresor memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap/gas bertekanan
tinggi dan bersuhu tinggi, gas kemudian memasuki kondensor. Gas bertekanan
tinggi tersebut di dalam kondensor akan didinginkan oleh fluida yang ada di luar
mesin pendingin. Kalor berpindah dari kondensor ke fluida yang berada
sekelilingnya suhunya turun mencapai suhu kondensasi (pengembunan) dan
wujud-nya berubah menjadi cair. Refrigeran yang bertekanan tinggi ini selanjutwujud-nya
kapiler yang berdiameter kecil dan panjang sehingga tekanannya akan turun. Dari
pipa kapiler refrigeran yang sudah bertekanan rendah ini kemudian memasuki
ruang evaporator di dalam evaporator, refrigeran berubah wujud dari cair menjadi
gas (mendidih). Proses pendidihan dapat berlangsung karena evaporator
mengambil kalor dari lingkungan di sekeliling evaporator, sehingga ruangan di
sekitar evaporator menjadi dingin. Setelah mendidih dan berubah menjadi gas,
re-frigeran kembali dihisap oleh kompresor dan siklus berulang kembali dari awal.
2.2. Mesin pendingin minuman
2.2.1 Bagian Utama Mesin Pendingin Minuman
Showcase yaitu suatu mesin pendingin yang dipergunakan untuk
mendinginkan minuman kemasan seperti: soft drink, minuman kaleng, minuman
berenergi, yang dapat dijumpai di tempat-tempat perbelanjaan, rumah sakit, stasiun,
kantin sekolah, serta tempat-tempat lain yang berada di tempat yang ramai yang
dikunjungi banyak orang.
Gambar 2.1 memperlihatkan contoh dari mesin pendingin showcase.
Gambar 2.2 memperlhatkan komponen utama dari mesin pendingin.
Gambar 2.2 Komponen utama mesin pendingin
Showcase tersusun atas beberapa komponen utama: refrigeran, kompresor,
evaporator, kondensor, filter, dan pipa kapiler.
a. Bahan Mesin Pendingin (Refrigeran)
Refrigeran adalah fluida kerja yang dipergunakan dalam mesin pendingin
refrigeran suatu zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair atau
sebaliknya. Untuk dapat terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu
bahan pendingin atau refrigeran yang digunakan untuk mengambil panas dari
evaporator dan membuangnya dalam kondensor.
Terdapat berbagai jenis refrigeran yang dapat digunakan dalam sistem
kompresi uap.Suhu kerja evaporator dan kondensor menentukan dalam pemilihan
refrigeran. Refrigeran yang umum digunakan pada mesin pendingin termasuk
kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons. Pada penelitian ini refrigeran yang kondensor
evaporator
kompresor
digunakan adalah jenis R134a. Beberapa syarat dari bahan pendingin yang dapat
dipergunakan untuk keperluan proses pendinginan antara lain:
1. Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
2. Ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon
3. Umur hidup di udara pendek
4. Tidak memberikan efek pemanasan global.
5. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak
pelumas dan sebagainya.
6. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem
pendingin.
7. Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana
maupun dengan alat detektor kobocoran.
8. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
9. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
b. Kompresor
Kompresor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menaikkan tekanan.
Akibat kenaikan tekanan adalah suhu refrigeran juga ikut naik. Kompresor yang
sering dipakai pada mesin pendingin adalah jenis kompresor Hermetik (Hermetic
Compressor). Kompresor ini digerakkan langsung oleh motor listrik dengan
kom-ponen mekanik dan berada dalam satu wadah tertutup. Kompresor hermetik dapat
bekerja dengan prinsip reciprocating maupun rotary, posisi porosnya bisa vertikal
maupun horizontal. Faktor lain penggunaan kompresor hermetik ini pada mesin
pendingin adalah motor dapat bekerja pada keadaan yang bersih, karena dalam satu
wadah yang tertutup tidak ada debu atau kotoran yang dapat memasukinya. Dalam
penggunaan kompresor Hermetik ada beberapa keuntungan dan kerugian, yang
di-milikinya.
1. Keuntungan penggunaan kompresor Hermetik :
a. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.
b. Bentuknya kecil dan harganya murah.
c. Tidak memakai penggerak dari luar sehingga suaranya lebih tenang dan
getarannya kecil.
2. Kerugian :
a. Bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki
sebelum rumah kompresor dipotong.
b. Minyak pelumas di dalam kompresor hermetik susah diperiksa, jadi apakah
masih ada atau habis.
Gambar 2.4 Kompresor Hermetik jenis torak
c. Evaporator
Evaporator merupakan salah satu komponen utama dari sistem pendinginan,
yang didalamnya mengalir suatu cairan refrigeran yang berfungsi sebagai penyerap
kalor dari produk yang didinginkan dengan cara merubah fase dari cair menjadi gas.
Proses penguapan memerlukan kalor, kalor diambil dari lingkungan sekitar
evaporator (air atau bahan makanan/minuman yang akan didinginkan di sekitar
evaporator). Evaporator jenis plate dan jenis pipa bersirip yang sering dipakai untuk
proses pendinginan makanan ataupun minuman. Bahan pipa evaporator yang
terbaik adalah logam, karena logam berfungsi sebagai konduktor. Namun
kebanyakan terbuat dari bahan tembaga atau alumunium. Tembaga dan kuningan
dapat digunakan untuk semua refrigeran kecuali ammonia. Tembaga akan larut oleh
digunakan untuk methyl-klorida jika didalamnya terdapat uap air. Jenis evaporator
yang banyak digunakan pada mesin pendingin adalah jenis pipa dengan plat datar
atau plate, pipa-pipa,dan pipa dengan sirip-sirip. Gambar 2.5 contoh gambar
evaporator jenis plat.
Gambar 2.5 Evaporator jenis plat
d. Kondensor
Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menurunkan suhu dan
merubah fase refrigeran dari fase gas menjadi cair. Pada saat terjadinya penurunan
suhu dan perubahan fase, kalor dikeluarkan kondensor ke udara melalui
rusuk-rusuk kondensor. Sebagai akibat dari kehilangan kalor, kondisi refrigeran berubah
dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan kemudian berubah fase menjadi cair. Pada
saat perubahan dari gas panas lanjut ke gas jenuh, suhu refrigeran mengalami
penurunan dan pada saat perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh, suhu
refrigeran tetap. Proses perubahan kondisi yang berlangsung di kondensor berjalan
pada tekanan yang tetap. Kondensor yang umum digunakan pada mesin pendingin
kapasitas kecil, adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, dengan bentuk lintasan
Gambar 2.6 Kondensor U, dengan 10 U
e. Filter
Filter (saringan) berguna untuk menyaring kotoran yang mungkin terbawa
aliran refrigeran selama bersirkulasi. Filter dipasang pada posisi sebelum pipa
kapiler, diharapkan kotoran tidak masuk ke dalam pipa kapiler. Dengan kondisi
yang bersih, kemungkinan pipa kapiler tersumbat menjadi kecil. Sehingga tidak
masuk ke dalam kompresor dan pipa kapiler. Dengan bahan pendingin yang bersih
menyebabkan evaporator dapat menyerap kalor lebih maksimal. Bentuk filter
berupa tabung kecil dengan diameter antara 10-20mm, sedangkan panjangnya tak
kurang dari 8-15mm, di dalam tabung tersebut terdapat penyaring atau filter.
Gambar 2.7 contoh gambar filter
f. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah yang berfungsi untuk menurunkan tekanan. Pipa kapiler
merupakan suatu pipa pada mesin pendingin dengan ukuran diameter berkisar
an-tara 0,026 atau 0,031 inci, yang dimaksudkan untuk menghasilkan drop tekanan
yang diinginkan. Beberapa keuntungan menggunakan pipa kapiler adalah harganya
yang murah dan mudah dicari serta pada saat mulai beroperasi kompresor dapat
bekerja lebih ringan karena momen torquenya (momen puntir) yang diperlukan
lebih kecil. Pada sistem yang menggunakan katup ekspansi, pada saat kompresor
akan mulai bekerja di dalam sistem telah ada perbedaan tekanan pada sisi tekanan
tinggi dan rendah, tapi dengan memakai pipa kapiler pada saat kompresor tidak
bekerja tekanan di dalam sistem akan jadi sama karena pada pipa kapiler tidak
ter-dapat alat penutup apa-apa, dengan demikian kompresor ter-dapat bekerja lebih ringan.
Gambar 2.8 contoh gambar pipa kapiler.
Gambar 2.8 Pipa Kapiler
Ketika terjadi penurunan tekanan pada pipa kapiler, suhu refrigeran ikut
turun. Suhu rendah yang dihasilkan oleh pipa kapiler ini, semakin panjang pipa
kapiler semakin rendah suhu yang diperoleh, tetapi butuh daya kompresor yang
2.2.2 Sistem Kompresi Uap Pada Mesin Pendingin
Sistem refrigerasi uap atau kompresi uap merupakan jenis mesin pendingin
yang sering digunakan saat ini. Mesin ini terdiri dari empat komponen utama yaitu
kompresor, kondensor, katup ekspansi atau pipa kapiler, evaporator, dan filter.
Dalam siklus ini uap refrigeran bertekanan rendah akan ditekan oleh kompresor
menjadi bertekanan tinggi, dan kemudian uap refrigeran bertekanan tinggi
diembunkan menjadi cairan refrigeran bertekanan tinggi dalam kondensor.
Kemudian cairan refrigeran bertekanan tinggi tersebut tekanannya diturunkan oleh
katup ekspansi atau pipa kapiler agar cairan refrigeran tekanan rendah tersebut
dapat menguap kembali dalam evaporator menjadi uap refrigeran tekanan rendah.
2.2.3 Siklus Kompresi Uap
Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap tersaji pada Gambar 2.9.
Siklus kompresi uap pada diagram P-h tersaji pada Gambar 2.10, dan pada diagram
T-s tersaji pada Gambar 2.11. Pada gambar 2.9, gambar 2.10, dan gambar 2.11. Qin
adalah besarnya kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigerant. Qout
adalah besarnya kalor yang dilepas oleh kondensor per satuan massa refrigerant.
Win adalah kerja yang di lakukan kompresor per satuan massa refrigerant. Besarnya
kalor Qout yang dilepas kondensor adalah besarannya kalor yang diserap
Gambar 2.9 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap
Keterangan:
a. Evaporator
b. Kompresor
c. Kondensor
d. Katup ekspansi atau pipa kapiler
e. Filter
1. Refrigeran masuk kompresor
2. Refrigeran keluar kompresor
3. Refrigeran keluar kondensor
4. Refrigeran masuk evaporator
Gambar 2.10 Diagram P-h
Proses kompresi uap pada diagram P-h dan T-s meliputi proses: kompresi,
penurunan suhu dan pengembunan, proses penurunan tekanan dan proses
penguapan. Berikut proses-proses pada diagram T-s :
1. Proses (1-2) adalah proses kompresi yang berlangsung pada entropi yang
tetap (atau berlangsung pada proses isoentropi). Kondisi awal refrigeran
pada saat masuk di kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah
dikompresi refrigeran menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi.
2. Proses (2-2a) merupakan penurunan suhu (desuperheating). Proses ini
berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran yang bertekanan dan
bertemperatur tinggi keluar dari kompresor dan membuang panas ke
kondensor sehingga akan berubah fase dari gas panas lanjut menjadi cair.
3. Pada proses (2a-3a) merupakan proses pembuangan kalor ke lingkungan
sekitar kondensor pada suhu yang tetap. Di kondensor terjadi pertukaran
kalor antara refrigeran dengan udara, kalor berpindah dari refrigeran ke
udara yang ada di sekitar kondensor sehingga refrigeran mengembuan
menjadi cair. Di kondensor terjadi isobar (tekanan sama) dan isothermal
(suhu sama).
4. Pada proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut. Terjadi pelepasan
kalor yang lebih besar dari pada yang dibutuhkan pada proses kondensasi,
sehingga suhu refrigeran cair yang keluar dari kondensor lebih rendah dari
suhu pengembunan dan berada pada keadaan cair yang sangat dingin.
5. Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan berlangsung pada entalpi
campuran antara cair dan gas. Akibat penurunan tekanan, suhu refrigeran
juga mengalami proses penurunan.
6. Proses (4-1a) merupakan proses penguapan. Pada proses ini terjadi
perubahan fase dari cair menjadi gas. Kalor yang dipergunakan untuk
merubah fase diambil dari lingkungan sekitar evaporator. Proses berjalan
pada tekanan yang tetap dan suhu yang sama. Suhu evaporator lebih rendah
dari suhu lingkungan di sekitar evaporator.
7. Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut. Pada proses ini
temperatur refrigeran mengalami panas yang berlebih (super heat).
Walaupun temperatur uap refrigeran naik, tetapi tekanan tidak berubah.
Sebenarnya ada perubahan sedikit, namun perubahan ini diabaikan pada
sistem refrigerasi.
2.2.4 Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin
Dengan melihat siklus kompresi uap pada diagram P-h yang tersaji pada
Gambar 2.10, maka dapat dihitung besarnya: (a) kerja kompresor per satuan massa
refrigeran (b) kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (c) kalor
yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (d) COP mesin showcase, dan
a. Kerja kompresor persatuan massa
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar mesin
showcase dapat bekerja dapat dihitung dengan Persamaan (2.1):
𝑊𝑖𝑛 = ℎ2− ℎ1 (2.1)
pada Persamaan (2.1):
𝑊𝑖𝑛 : kerja yang dilakukan kompresor, (𝑘𝐽/𝑘𝑔)
ℎ2 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kompresor, (𝑘𝐽/𝑘𝑔)
ℎ1 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kompresor, (𝑘𝐽/𝑘𝑔)
b. Kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa.
Besar kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.2):
𝑄𝑜𝑢𝑡 = ℎ2− ℎ3 (2.2)
pada Persamaan (2.2):
𝑄𝑜𝑢𝑡 : energi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran,
(𝑘𝐽/𝑘𝑔)
ℎ2 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kondensor, (𝑘𝐽/𝑘𝑔)
c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa.
Besar kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.3):
𝑄𝑖𝑛 = ℎ1− ℎ4 = ℎ1− ℎ3 (2.3)
pada Persamaan (2.3):
𝑄𝑖𝑛 : energi kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran,
(𝑘𝐽/𝑘𝑔)
ℎ1 : nilai enthalpi refrigeran keluar evaporator (𝑘𝐽/𝑘𝑔)
ℎ4 : nilai enthalpirefrigeran masuk evaporator (𝑘𝐽/𝑘𝑔)
d. COP aktual mesin pendingin.
COP aktual (Coefficient Of Performance) mesin pendingin adalah
perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang
diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin pendingin dapat
dihitung dengan Persamaan (2.4):
𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝑊𝑄𝑖𝑛
𝑖𝑛 =
(ℎ1 − ℎ4)
(ℎ2 − ℎ1) (2.4)
pada Persamaan (2.4):
𝑄𝑖𝑛 : kalor yang diserap evaporator persatuan massa (𝑘𝐽/𝑘𝑔)
e. COP ideal mesin pendingin
COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin,
dapat dihitung dengan Persamaan (2.5):
𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 = 𝑇 𝑇𝑒
𝑐− 𝑇𝑒
(2.5)
pada Persamaan (2.5) :
𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 : koefisien prestasi maksimum showcase
𝑇𝑒 : suhu mutlak evaporator, 𝐾
𝑇𝑐 : suhu mutlak kondensor, 𝐾
f. Efisiensi mesin pendingin
Efisiensi mesin pendingin yang dinotasikan dengan η dapat dihitung
menggunakan Persamaan (2.6):
η =𝐶𝑂𝑃𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙
𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙
2.3. Tinjauan Pustaka
Siti Fatimah (2008) telah melakukan penelitian tentang elevasi aliran air
pendingin pada kondensor dengan pendingin air sistem menara dan filling, dengan
mengubah filling alumunium menjadi tembaga dan variasi aliran air pendingin 1m,
1.5m, 2m, 2.5m, 3m, bertujuan untuk meningkatkan COP dari mesin yang diteliti
tersebut. Dari hasil penelitian tersebut didapatkan COP tertinggi ada pada aliran air
pendingin 3m.
Perdana G.R (2014) telah melakukan penelitian tentang pengaruh
penggunaan water cooled condenser terhadap prestasi kerja mesin pendingin
menggunakan refrigeran LPG. Penelitian tersebut bertujuan mempercepat
perpindahan panas dan meningkatkan COP mesin pendingin tersebut. Dari hasil
penelitian tersebut didapatkan nilai COP sebesar 15,31 dengan debit aliran air 73,33
ml/detik.
Azridjal Aziz , Joko Harianto, dan Afdhal Kurniawan Mainil (2015) telah
melakukan penelitian tentang Potensi Pemanfaatan Energi Panas Terbuang pada
Kondensor AC Sentral Untuk Pemanas Air Hemat Energi. Penelitian tersebut
ber-tujuan untuk memanfaatkan panas yang terbuang dari kondensor. Hasil penelitian
tersebut, panas yang dibuang kondensor yang dapat digunakan untuk pemanas air
adalah sebesar 228,318 kW dengan temperature masuk kondensor maksimal
21
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1. Persiapan Alat
3.1.1 Komponen Utama Mesin Pendingin
a. Kompresor
Kompresor memiliki fungsi untuk memberi tekanan pada cairan refrigeran
sehingga suhu refrigeran juga ikut naik. Kompresor dengan jenis ini bisa didapat di
pasaran. Gambar 3.1 merupakan kompresor yang digunakan pada mesin penulis:
Jenis kompresor : hermetik
Voltase : 220V
Daya Kompresor : 1/8 PK
Gambar 3.1 Kompresor
b. Kondensor
Kondesor merupakan alat untuk mengubah fase refrigeran dari fase gas ke
cair, kondensor yang digunakan pada alat ini adalah kondensor berbentuk U dan
terdapat 3 lilitan pada pipa kondensor untuk direndam pada tempat penampungan
Gambar 3.2 merupakan kondensor yang digunakan pada mesin penulis:
Panjang pipa : 5 m
Diameter pipa : 0,47 cm
Bahan pipa : Besi & Tembaga
Bahan sirip : Besi
Diameter sirip : 2 mm
Jumlah sirip : 66 buah
Jumlah U : 6
Gambar 3.2 kondensor
c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran, dari yang
semula tekanannya tinggi menjadi bertekanan rendah. Penurunan tekanan terjadi
karena diameter dari pipa kapiler kecil. Gambar 3.3 merupakan gambar pipa kapiler
Panjang pipa kapiler : 1 m
Diameter pipa kapiler : 0,026 inchi
Bahan pipa kapiler : Tembaga
Gambar 3.3 Pipa kapiler
d. Evaporator
Evaporator digunakan untuk menguapkan refrigeran, yaitu merubah fase
cair refrigeran menjadi gas dengan menyerap kalor yang diambil dari lingkungan
evaporator tersebut. Gambar 3.4 merupakan evaporator yang dipakai penulis, yaitu
evaporator jenis plat.
e. Filter
Filter merupakan alat untuk menyaring kotoran yang terdapat dalam cairan
refrigeran agar tidak terjadi penyumbatan dalam pipa kapiler.
Gambar 3.5 Filter
f. Refrigeran
Refrigeran merupakan gas sebagai bahan pendingin. Pada mesin ini,
refrigeran yang dipakai adalah jenis R-134a. Gambar 3.6 merupakan refrigeran
yang dipakai penulis, yaitu R- 134a
3.1.2 Peralatan Pendukung Perakitan Mesin Pendingin
a. Tube cutter
Alat untuk memotong pipa tembaga. Hasil potongan menggunakan tube
cut-ter akan lebih bersih, rapi dan lebih cepat dibandingkan menggunakan gergaji.
Gambar 3.7 Tube cutter
b. Tube expander
Alat untuk melebarkan atau mengembangkan pipa tembaga agar dapat
disambungkan dengan pipa lain. Ukuran diameter dari alat ini sangat bervariasi
ter-gantung dari kebutuhan.
c. Manifold gauge
Manifold gauge merupakan alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan
refrigeran dalam siklus pendinginan, baik saat pengisian refrigeran atau saat mesin
pendingin beroperasi. Pengukuran tekanan dalam manifold gauge adalah
pengukuran tekanan evaporator atau tekanan hisap kompresor, dan tekanan
kondesor atau tekanan keluar kompresor.
Gambar 3.9 Manifold gauge
d. Alat las tembaga
Alat yang digunakan dalam proses pengelasan, dan dapat juga digunakan
untuk menambal, menyambung, atau melepaskan sambungan pipa tembaga pada
mesin pendingin.
e. Bahan Las
Bahan las yang digunakan untuk melakukan penyambungan pipa kapiler
yaitu perak tembaga dan borak.
Gambar 3.11 Bahan las
f. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk menghampakan sistem refrigerasi pada unit
mesin pendingin dari udara, uap air, dan partikel-partikel lain.
g. Lilitan kondensor dan tempat penampungan air
Lilitan pada pipa kondensor berfungsi untuk memanaskan air yang berada
pada tempat penampungan air ini.
Gambar 3.13 Lilitan kondensor dan tempat penampungan air
3.2. Perakitan Mesin Pendingin
3.2.1 Proses Perakitan Mesin Pendingin
Langkah – langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin pendingin
yaitu:
1. Mempersiapkan semua komponen utama mesin pendingin seperti kompresor,
kondensor, filter, pipa kapiler, evaporator, refrigeran R-134a, dan komponen
pendukungnya seperti alat potong pipa, alat pembengkok pipa, pompa vakum,
alat las, manifold gauge, dan alat – alat lain yang digunakan dalam pembuatan
2. Proses penyambungan antara kompresor dengan kondensor menggunakan las,
dalam proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung kompresor
dengan kondensor. Dalam penyambungan terdapat perbedaan material yang
akan disambung, pipa output kompresor terbuat dari besi sedangkan pipa
penghubung dari tembaga. Sehingga dalam proses ini membutuhkan bahan
bantuan yaitu borak yang berfungsi sebagai bahan tambahan dalam proses
pengelasan karena perbedaan karakteristik material serta mencegah terjadinya
kebocoran dalam sambungan dan agar tersambung dengan baik. Bahan yang
digunakan pada proses pengelasan ini menggunakan perak dan kuningan.
3. Proses pengelasan antara kondenser dengan input filter diperlukan pipa
tembaga sebagai penghubung antara pipa output kondensor dengan pipa input
filter. Proses penyambungan menggunakan las dengan bahan perak dan
kuningan. Diperlukan borak untuk perekat dalam proses pengelasan karena
perbedaan material antara kondenser dengan filter. Alat bantu yang diperlukan
adalah tang untuk menahan pipa tembaga saat proses penyambungan.
4. Proses pengelasan antara filter dengan pipa kapiler adalah untuk menyambung
output filter dengan pipa kapiler. Proses penyambungan menggunakan bahan
perak dan kuningan. Tang digunakan untuk penahan saat proses pengelasan
tersebut.
5. Proses penyambungan antara pipa kapiler dengan evaporator. Penyambungan
dengan las dilakukan untuk menyambung output pipa kapiler dengan input
sebagai alat bantu untuk penahan saat pengelasan serta memipihkan diameter
pipa input evaporator supaya output pipa kapiler tersambung dengan baik.
6. Proses penyambungan evaporator dengan kompresor dibutuhkan pipa tembaga
sebagai penghubung evaporator dengan kompresor. Proses penyambungan las
dengan bahan kuningan dan perak.
7. Proses pengisian metil berfungsi untuk membersihkan saluran – saluran pipa
pada mesin pendingin yang sudah jadi dan juga sebagai proses pengecekan
kebocoran pada mesin pendingin.
8. Proses pemvakuman mesin pendingin menggunakan pompa vakum untuk
mengeluarkan udara – udara yang masih terjebak dalam saluran pipa mesin
pendingin agar nantinya proses siklus dalam mesin pendingin berjalan dengan
baik.
9. Proses pengisian refrigeran R-134a sebagai fluida kerja mesin pendingin.
Tekanan refrigeran yang dimasukkan dalam siklus mesin pendingin harus
sesuai dengan standar kerja mesin pendingin agar bekerja dengan baik.
10. Proses uji coba mesin pendingin setelah semua alat terpasang dengan baik,
hubungan kabel kompresor ke aliran listrik yang stabil, maka kompresor akan
menyala dan memompakan refrigeran ke seluruh komponen mesin pendingin
31
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1. Mesin pendingin yang diteliti
Mesin pendingin yang diteliti ini menggunakan sistem kompresi uap yang
dirangkai dengan komponen yang didapat dari pasaran. Pendinginan pada mesin
pendingin ini dilakukan dengan cara kontak langsung dengan evaporator.
Diagram alir berikut menunjukan tahap pembuatan dan pengolahan mesin
pendingin :
Gambar 4.2 Diagram alur penelitian mesin pendingin
4.2. Alat bantu penelitian
Dalam penilitian mesin pendingin ini memerlukan alat-alat yang
di-pergunakan untuk membantu dalam pengambilan data. Alat-alat bantu tersebut
ada-lah :
Pengambilan Data :
a) Direndam Sebagian (400ml)
a. Pressure gauge (pengukur tekanan)
Alat ini digunakan untuk mengetahui nilai dari tekanan refrigeran. Alat ini
mempunyai dua warna, warna merah untuk menunjukan tekanan tinggi sedangkan
warna biru untuk menunjukan tekanan rendah.
Gambar 4.3 Pressure gauge
b. P-H Diagram
Mempunyai fungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap dari mesin
pendingin. Dengan diagram ini dapat mengetahui nilai entalpi (h1,h2,h3,h4), suhu
Gambar 4.4 P-H Diagram 134a
c. APPA
APPA berfungsi untuk menerima sinyal thermo-electric dari thermocouple
yang kemudian dipresentasikan dalam bentuk angka digital. Alat ini dapat
membaca dua pengukuran suhu sekaligus.
d. Thermocouple
Thermocouple berfungsi sebagai alat untuk mendeteksi suhu suatu benda
dengan 2 bahan konduktor yang dijadikan satu kemudian menimbulkan
thermo-electric, yang selanjutnya di baca oleh APPA.
Gambar 4.6 Thermocouple
4.3. Variasi penelitian
Variasi penelitian yang digunakan adalah jumlah air yang merendam
seba-gian dari kondensor sebagai simulasi tampungan air pada mesin pendingin.
Penelitian pertama merendam kondensor penuh (direndam 600ml) tanpa beban
diuji selama 5 jam. Penelitian kedua merendam kondensor sebagian (400ml) tanpa
beban.
4.4. Langkah-langkah pengambilan data
Cara mendapatkan data adalah melalui proses berikut:
a. Mengecek pada semua bagian mesin pendingin dan memastikan tidak ada
kebocoran dan kerusakan pada setiap komponen.
b. Memasang thermocouple dan APPA untuk mengukur suhu pada ruang
beban, ruangan, dan rendaman.
d. Melakukan pengambilan data nilai tekanan tinggi dan tekanan rendah yang
dapat dilihat pada pressure gauge. Proses pengambilan data diukur setiap
15 menit dan belangsung selama 5 jam.
4.5. Cara mengolah data dan pembahasan
Berdasarkan data yang telah diperoleh (P1, P2, Tc, Te) dapat digambar siklus
kompresi uap pada P-h diagram dan dapat diperoleh nilai entalpi (h1, h2, h3, h4).
Nilai entalpi tersebut digunakan untuk mengetahui karakteristik mesin pendingin
dengan cara menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout), kalor yang
dis-erap oleh evaporator (Qin), kerja kompresor (Win), COPideal, COPaktual dan
efisiensi dari mesin pendingi. Pengolahan data dilakukan dengan memperhatikan
tujuan penelitian dan hasil - hasil penelitian sebelumnya.
4.6. Cara mendapatkan kesimpulan
Kesimpulan diperoleh dari hasil dari pengolahan data dan hasil
38
BAB V
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
5.1. Data Penelitian
a. Nilai Tekanan
Hasil penelitian untuk nilai tekanan rendah dan tekanan tinggi setengah
rendaman (400ml) pada sebagian pipa kondensor, data ini didapat dengan pengujian
selama 5 jam disajikan table 5.1.
Tabel 5.1 nilai tekanan rendah dan tekanan tinggi pada satuan psi dan MPa
dengan variasi rendaman 400ml
Waktu P1 P2 P1 P2
10 150 4 160 0,129 1,204
11 165 3 155 0,122 1,169
12 180 3 155 0,122 1,169
13 195 3 150 0,122 1,135
14 210 4 150 0,129 1,135
15 225 3 155 0,122 1,169
16 240 3 160 0,122 1,204
17 255 3 160 0,122 1,204
18 270 3 160 0,122 1,204
19 285 3 155 0,122 1,169
20 300 4 155 0,129 1,169
Hasil penelitian untuk nilai tekanan rendah dan tekanan tinggi dengan
rendaman 600ml pada sebagian pipa kondensor, data ini didapat dengan pengujian
Tabel 5.2 nilai tekanan rendah dan tekanan tinggi pada satuan psi dan MPa
dengan variasi rendaman 600ml
Waktu P1 P2 P1 P2
18 270 7,5 190 0,153 1,410
19 285 7,5 190 0,153 1,410
20 300 7,5 200 0,153 1,479
Data Mpa pada tabel 5.1 dan 5.2 didapat dengan cara menambah 14,7 psi pada
data hasil pengukuran alat ukur, kemudian dikonversi ke Mpa dengan acuan 1 psi
= 0,00689476 Mpa, sehingga didapat rumus konversi:
Tekanan Mpa = (data hasil pengukuran + 14,7 psi) x 0,00689476 MPa
b. Nilai suhu kerja evaporator dan kondensor
Hasil penelitian nilai suhu kerja evaporator dan kondensor untuk setiap
variasi penelitian disajikan dalam Tabel 5.3 dalam satuan oC dan satuan K.
Perhitungan konversi oC ke K adalah dengan menambah 273,15o pada suhu oC.
Waktu Te Tc Te Tc
4 60 -17 40 256,15 313,15
5 75 -17 40 256,15 313,15
6 90 -16 40 257,15 313,15
7 105 -16 41,5 257,15 314,65
8 120 -15 41,5 258,15 314,65
9 135 -15 41,5 258,15 314,65
10 150 -15 43 258,15 316,65
11 165 -15 43 258,15 316,15
12 180 -16 43 257,15 316,65
13 195 -16 42 257,15 315,65
14 210 -16 42 257,15 315,15
15 225 -17 42 256,15 315,65
16 240 -17 40 256,15 313,15
17 255 -17 40 256,15 313,15
18 270 -17 40 256,15 313,15
19 285 -16 41,5 257,15 314,65
Waktu Te TC Te Tc
19 285 -15 49 258,15 322,15
20 300 -13 49 260,15 322,15
c. Nilai Entalpi
Data entalpi diambil dari setiap variasi penelitian yang disajikan pada
Tabel 5.1 dan 5.2 dengan menggambar pada diagram P-h. Nilai entalpi pada
setiap variasi penelitian disajikan pada Tabel 5.5
Tabel 5.5 nilai entalpi pada variasi rendaman 400ml
Waktu h1 h2 h3 h4
Tabel 5.6 nilai entalpi pada variasi rendaman 600ml
Waktu h1 h2 h3 h4
7 105 387 430 272 272
8 120 385 432 272 272
9 135 385 432 272 272
10 150 385 430,5 270 270
11 165 387 429,5 270 270
12 180 387 430 272 272
13 195 387 430 272 272
14 210 384,5 430,5 272,5 272,5
15 225 384,5 432 278 278
16 240 384,5 432 278 278
17 255 384,5 430.5 272,5 272,5
18 270 384 429 272 272
19 285 384 429 272 272
5.2 Perhitungan
a. Menghitung energi yang diberikan kompresor
Kerja kompresor (Win) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
(2.1) yaitu 𝑊𝑖𝑛 = ℎ2− ℎ1. Berikut adalah contoh perhitungan 𝑊𝑖𝑛 yang diambil
dari tabel 5.7.
𝑊𝑖𝑛 = ℎ2− ℎ1
= 429 − 381
= 48 𝑘𝐽/𝑘𝑔
b. Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran (Qin)
Menghitung energi kalor yang diserap evaporator dapat dihitung dengan
persamaan (2.3) yaitu 𝑄𝑖𝑛 = ℎ1− ℎ4. Penghitungan untuk 𝑄𝑖𝑛 diambil dari nilai
entalpi yang disajikan pada Tabel 5.7.
𝑄𝑖𝑛 = ℎ1− ℎ4
= 381 – 259
= 122 𝑘𝐽/𝐾𝑔
c. Menghitung energi kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout)
Jumlah energi kalor yang dilepas oleh kondensor dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan (2.2) yaitu 𝑄𝑜𝑢𝑡 = ℎ2− ℎ3. Penghitungan untuk 𝑄𝑜𝑢𝑡
𝑄𝑜𝑢𝑡 = ℎ2− ℎ3
= 429 – 259
= 170 𝑘𝐽/𝐾𝑔
d. Koefisien prestasi ideal (COPideal)
Perhitungan koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung menggunakan
persamaan (2.5) Te dan Tc menggunakan Tabel 5.5.
e. Koefisien prestasi aktual (COPaktual)
Perhitungan koefisien prestasi aktual (COPideal) dapat dihitung
menggunakan persamaan (2.4) dengan data entalpi Tabel 5.7.
COPaktual= Qin
Perhitungan efisiensi mesin pendingin dapat dihitung menggunakan
Efisiensi = COPaktual
COPideal x 100%
= 2.5
4.4x 100%
= 57 %
Tabel 5.7 Memperlihatkan nilai Win, Qin, Qout, COP, dan Efisiensi pada mesin
pendingin yang diteliti dengan variasi rendaman 400ml
Waktu Win Qin Qout Ideal Aktual Efisiensi
Tabel 5.8 memperlihatkan nilai Win, Qin, Qout, COP, dan Efisiensi pada mesin
pendingin yang diteliti dengan variasi rendaman 600ml
Waktu Win Qin Qout Ideal Aktual Efisiensi
Mesin pendingin berhasil dibuat dan mampu bekerja mendinginkan beban
kerja dengan baik. Suhu kerja rata-rata evaporator untuk variasi rendaman 400ml
adalah -16,5oC dan untuk variasi rendaman 600 adalah -13,9oC tanpa beban
pendinginan. Suhu kerja kondensor untuk variasi rendaman 400ml adalah 41,4oC
dan untuk variasi rendaman 600ml adalah 50,6oC, lebih panas dari udara luar yang
mendinginkan kondensor. Untuk menghindari pembekuan pada beban di dalam
ruang pendinginan, mesin pendingin dilengkapi dengan thermostat. Thermostat
pendinginan terjaga pada kisaran 2oC – 10oC. Suhu ruang pendinginan akan
menyesuaikan dengan suhu yang diset pada thermostat, sehingga proses
pendinginan berlangsung secara baik.
Perbandingan nilai Win dengan variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml
tersaji pada gambar 5.1
Gambar 5.1 Grafik perbandingan nilai Win pada waktu t variasi rendam 400ml
dengan rendaman 600ml
Persamaan berlaku untuk t dari 15 menit sampai dengan 300 menit. Kerja
kompresor terendah pada variasi rendaman 400ml adalah 46 kJ/kg dan tertinggi
adalah 50 kJ/kg dan untuk rata-ratanya sebesar 48 kJ/kg, sedangkan untuk variasi
rendaman 600ml terendah adalah 42,5 kJ/kg, tertinggi adalah 49 dan untuk
Perbandingan nilai Qin dengan variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml
tersaji pada gambar 5.2
Gambar 5.2 Grafik perbandingan nilai Qin pada waktu t variasi rendaman 400ml
dengan rendaman 600ml
Persamaan berlaku untuk t dari 15 menit sampai dengan 300 menit. Panas
yang diserap evaporator terendah pada variasi rendaman 400ml adalah 120 kJ/kg
dan nilai tertingginya adalah 124 kJ/kg dan rata-ratanya sebesar 122 kJ/kg,
sedangan untuk variasi rendaman 600ml nilai terendahnya adalah 106,5 kJ/kg dan
Perbandingan nilai Qout dengan variasi rendaman 400ml dan rendaman 600ml
tersaji pada gambar 5.3
Gambar 5.3 Grafik perbandingan nilai Qout pada wantu t variasi rendaman 400ml
dengan rendaman 600ml
Persamaan berlaku untuk t dari 15 menit sampai dengan 300 menit. Panas
yang dilepas kondensor terendah pada variasi rendaman 400ml adalah 169 kJ/kg
dan nilai tertingginya adalah 173 kJ/kg dan rata-ratanya sebesar 170 kJ/kg,
se-dangan untuk variasi rendaman 600ml nilai terendahnya adalah 153 kJ/kg dan nilai
Perbandingan nilai COPideal dengan variasi rendaman 400ml dan rendaman
600ml tersaji pada gambar 5.4
Gambar 5.4 Grafik perbandingan nilai COPideal pada waktu t variasi rendaman
400ml dengan rendaman 600ml
Persamaan berlaku untuk t dari 15 menit sampai dengan 300 menit. COP
terendah pada variasi rendaman 400ml adalah 4,34 dan nilai tertingginya adalah
4,59 dan rata-ratanya sebesar 4,47, sedangan untuk variasi rendaman 600ml nilai
terendahnya adalah 3,84 dan nilai tertingginya adalah 4,21 dan rata-ratanya sebesar
4,02
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920
Perbandingan nilai COPactual dengan variasi rendaman 400ml dan rendaman
600ml tersaji pada gambar 5.5
Gambar 5.5 Grafik perbandingan nilai COPactual pada waktu t variasi rendaman
400ml dengan rendaman 600ml
Persamaan berlaku untuk t dari 15 menit sampai dengan 300 menit. COP
ak-tual terendah pada variasi setengah rendaman air adalah 2,42 dan nilai tertingginya
adalah 2,67 dan rata-ratanya sebesar 2,51, sedangan untuk variasi rendaman air
penuh (600ml) nilai terendahnya adalah 2,20 dan nilai tertingginya adalah 2,75 dan
rata-ratanya sebesar 2,46
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920
Perbandingan nilai efisiensi dengan variasi rendaman 400ml dan rendaman
600ml tersaji pada gambar 5.6
Gambar 5.12 Grafik perbandingan nilai efisiensi pada waktu t variasi rendaman
400ml dengan rendaman 600ml
Persamaan berlaku untuk t dari 15 menit sampai dengan 300 menit. Efisiensi
terendah pada variasi setengah rendaman air (400ml) adalah 53 dan nilai
terting-ginya adalah 61 dan rata-ratanya sebesar 56, sedangan untuk variasi rendaman air
(600ml) nilai terendahnya adalah 55 dan nilai tertingginya adalah 68 dan
58
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan
Mesin pendingin yang dirakit dapat bekerja dengan baik. Terdapat
perbe-daan Win, Qin, Qout, COP dan efisiensi antara variasi setengah rendaman air (400ml)
dan rendaman air penuh (600ml).
Pada kondisi pipa setengah rendaman air (400ml) diperoleh nilai:
a. Rata-rata suhu kerja evaporator (Te) sebesar -16,15°C
b. Rata-rata suhu kerja kondensor (Tc) sebesar 41,375°C.
c. Rata-rata Win sebesar 48 kJ/kg
d. Rata-rata Qin sebesar 122 kJ/kg
e. Rata-rata Qout sebesar 170 kJ/kg
f. Rata-rata COPideal sebesar 4,47 dan rata-rata COPaktual sebesar 2,51.
g. Rata-rata efisiensi sebesar 56%.
Pada kondisi pipa rendaman air penuh (600ml) diperoleh nilai:
a. Rata-rata suhu kerja evaporator (Te) sebesar -13,9°C.
b. Rata-rata suhu kerja kondensor (Tc) sebesar 50,6°C
c. Rata-rata Win sebesar 45,6 kJ/kg
d. Rata-rata Qin sebesar 112,15 kJ/kg
e. Rata-rata Qout sebesar 157,8 kJ/kg
f. Rata-rata COPideal sebesar 4,02 dan rata-rata COPaktual sebesar 2,46.
6.2. Saran
a. Pengambilan data lebih baik saat cuaca cerah.
b. Saluran dari pipa kapiler ke evaporator lebih baik diberi isolator
(ga-bus/sterofom/busa) supaya kinerja mesin pendingin optimal dan data yang
dihasilkan lebih akurat.
c. Pengambilan data sebaiknya ditempat yang tertutup karena agar tidak terjadi
perubahan suhu dari luar yang kemungkinan bisa menyebabkan data tidak stabil
59
DAFTAR PUSTAKA
Azridjal Aziz , Joko Harianto, dan Afdhal Kurniawan Mainil, 2015. Potensi
Pem-anfaatan Energi Panas Terbuang pada Kondensor AC Sentral Untuk
Pemanas Air Hemat Energi, Riau: Universitas Riau, Bengkulu:
Univer-sitas Bengkulu.
Djojodiharjo, 1987. Termodinamika Teknik Aplikasi Dan Termodinamika
Statistik. Jakarta: Gramedia
Fatimah, Siti, 2008. Analisis Pengaruh Elevasi Aliran Air Pendingin Kondensor
Terhadap Laju Perpindahan Kalor Dan Efisiensi Kerja Mesin, Malang:
Universitas Islam Negri Maulana Malik Ibrahim.
Loe, L. P. 2013, Mesin Pendingin Air dengan Siklus Kompresi Uap, Yogyakarta:
Universitas Sanata Dharma.
Perdana G.R, Nasrul Ilminnafik, dan Digdo Listyadi, 2014. Pengaruh Penggunaan
Water Cooled Condenser Terhadap Prestasi Kerja Mesin Pendingin
Menggunakan Refrigeran LPG, Jember: Universitas Jember.
Sumanto, 2004. Dasar-dasar Mesin Pendingin, Yogyakarta: Andi Offset.
Willis, G,R, 2013, Prestasi Kerja Refrigeeran R22 dengan R134a pada Mesin
Pend-ingin. Jurnal Teknik Mesin
Yoga Satria, Albertus Agung, 2014. COP dan Efisiensi Showcase Dengan Panjang
Pipa Kapiler 225cm dan Daya Kompresor 0,5 HP, Yogyakarta:
LAMPIRAN
Gambar diagram mencari h1,h2,h3,h4 dengan perbedaan tekanan P1 dan P2 pada
Gambar diagram mencari h1,h2,h3,h4 dengan perbedaan tekanan P1 dan P2 pada
