Laporan Praktikum Pendingin

(1)

LaporanPraktikumMesinPendingin Semester Ganjil 2014/2015 BAB IV

PENGOLAHAN DATA

4.1 Perhitungan

Dari perhitungan didapatkan data sebagai berikut:

 Tekanan refrigerant keluar evaporator P1 = 350kN/m2

 Tekanan refrigerant keluar kondensor P3 = 1866,7kN/m2

 Inclined manometer Pd = 0,85 mmH2O

 Temperatur refrigerant keluar evaporator T1 = 24,3 ˚C

 Temperatur refrigerant keluar kondensor T3 = 49˚C

 Temperatur refrigerant masuk evaporator T4 = -3 ˚C

 Temperatur kondensasi Tcon = 24,3 ˚C

 Temperatur bola basah udara TWA = 32,7 ˚C

TWB = 48,3 ˚C TWC = 23,9˚C

TWD = 33˚C

 Temperatur ruangan bola basah TWb = 24 ˚C

 Temperatur bola kering udara TDA = 33 ˚C

TDB = 53.3˚C TDC = 28,7˚C

TDD = 38˚C

 Temperatur ruangan bola kering Tdb = 27 ˚C

 Debit air masuk ketel Q1 = 33,3ml /10 mnt

 Debit air kondensasi Q2 = 153,3 ml /10 mnt

 Kelembabanrelatif RH = 73 %

 Regavolt Rv = 30

 Daya Preheater H1 = 1 kW

 Daya Reheater H2 = 0,5 kW

 Daya boiler B = 1 kW

(2)

LaporanPraktikumMesinPendingin Semester Ganjil 2014/2015

Perhitungan-perhitungan sebagai berikut: 1. Tekananudaraatmosfer ( Po ) Po = 731 mmHg = 731 x 101,325 760 = 97,459[kN.m-2] = 0.097459 Mpa 2. Tekananrefrigerantkeluar evaporator (P1=P4) P1atm = P1 gauge + Po = (350+97,459) kN/m2 = 447,459kN/m2 = 0,447459 MPa 3. Tekananrefrigerantkeluarkondensor P3 = P3 + Po = 1866.7 [kN.m-2_{] + 97.459 [kN.m}-2_] = 1964.159[kN.m-2_] =1.964159Mpa

4. Temperatur refrigerant keluar evaporator

T1 = 24.3˚C + 273 = 297.3 K 5. Temperaturrefrigerantkeluarkondensor T3 = 49˚C + 273 = 322 K 6. Temperaturrefrigerantmasuk evaporator T4 = -3˚C + 273 = 270 K

7. Temperatur air kondensasi

Tcon = 24.3 ˚C + 273

= 297.3 K

8. Kondisi udara pada air duct berdasarkan temperatur bola kering dan temperatur bola basah berdasarkan diagram Psychometry:

(3)

hA = 116 [kJ.kg-1] hB = 128.15 [kJ.kg-1] hC = 73 [kJ.kg-1] hD = 117 [kJ.kg-1]

9. Volume spesesifik udara pada penampang di C-D (Vd) VD = 0,92 [m3.kg-1]

A. Antara penampang C-D

Gambar4.1 :Penampang C-D Air Flow Duct

Sumber :BukuPetunjukPraktikumPengujianMesinPendinginan  Kesetimbanganenergi antara C-D : ( c o m .hc ) – ( D o m .hD )= - PH2 + H1 C-D  Kekekalan Massa Aliran Fluida

c o m = D o m = o o m , dimana o o m = massa alir Udara lewat Oriface pada ujung duct

= 0,0504√0.85_0,92 = 0,0484 [kg.s-1] D o o V z m 0.0504

(4)

 Kalor yang hilang antara C-D : H1 C-D = PH2 + ( c o m .hc ) – ( D o m .hD ) H1 C-D = 0.5 + (0,0484 . 73) – (0.0484 . 117) H1 C-D = - 1.6296 [kJ.s-1]

 Dengan mengabaikan losses pada jenis Cp adalah :

B. Antara penampang B-C

Gambar4.2 :Penampang B-C

Sumber :BukuPetunjuk Praktikum Pengujian Mesin Pendinginan  Enthalpy pada masing-masing titik

Dari grafik thermodinamicproperties ofrefrigerant 22 dan berdasarkan harga satuan tekanan dan temperatur didapatkan :

h1 =640[kJ.kg-1] h2 = 660[kJ.kg-1] h3 = h4= 482[kJ.kg-1]  Beban Pendinginan (Qrev)

Wcomp = 1760 W = 1,76 kW 1 2 . h h w mref comp o    640 660 84 . 0 . 76 , 1   ref o m C kg Kj Cp Cp T m PH Cp o D o . / 11 . 1 ) 7 . 28 38 ( 1 . 0484 . 0 5 . 0 1 . 2     

(5)

LaporanPraktikumMesinPendingin Semester Ganjil 2014/2015 s kg mref o / 07392 , 0  ) .(h₁ h₄ m Q ref o ref   ) 120 640 .( 07392 , 0   ref Q Kw Q_ref 3.84

 Laju aliran massa air kondensasi A V mcon o . .   2 .Q mcon o   = 1𝑔𝑟 𝑐𝑚3. 153.3 𝑚𝑙 10𝑚𝑛𝑡 = 10−3_𝑑𝑚.153.3 600k = 2,5x 10-4[kg.s-1]

dimana Q2 = debit air kondensasi  Kekekalan Massa B o m = C o m + con o m B o m = 0.0484[kg.s-1]+ 2,5 x 10-4[kg.s-1] B o m = 0.04865[kg.s-1]

 Enthalpy air kondensasi hCON pada TCON menurut dengan melihat table A-1 air.

TCON = 24,3OC didapatkanhCON =101,844[kJ.kg-1]  Kesetimbangan energi ( B o m .hB ) – ( C o m .hC ) = Qref + CON o m . hCON + H1 B-C (6.25) – (3,5332) = 2,69 + 0,02546 + H1 B-C H1 B-C = -1,83866[kJ.s-1]

(6)

Gambar 4.3 : Penampang A-B Air Flow Duct

Sumber : Buku petunjuk praktikum pengujian mesin pendinginan

 Kesetimbangan energi: ( A o m .hA ) – ( B o m .hB ) = PM - ( s o m .hS ) – PA + H1 A-B  Kekekalan massa B o m = A o m + s o m s o

m = Q1.ρ dimana Q1 = debit air pengisi bolier ρ = massa jenis air

s o m = 33,33 600.10 −3 s o m = 5,5x 10−5[kg.s-1] B o m = A o m + s o m 0,04865[Kg.s-1] = A o m + 0,000055[Kg.s-1] A o m = 0.048595 [kg.s-1]

 Daya motor penggerak blower PM = V . I . Rv

= 220 V. 5,5A. 30% = 363 W = 0.363 Kw

 Dari tabel A-1 Air : Sifat-sifat cairan dan uap jenuh, Refrigerasi dan pengkondisian udara.

(7)

LaporanPraktikumMesinPendingin Semester Ganjil 2014/2015 P hs 94,30 410.63 97,49 x 101,33 419.06 94.30−97,49 94,30−101,33 = 410,63 −𝑥 410,63−419,06 X = 414,455

 Energi yang hilang Hl-A-B H1 A-B = ( A o m .hA ) – ( B o m .hB) + ( s o m .hS ) – PM+ PP H1 A-B =(0.048595 . 117)–(6.25)+( 0.0228) - 0.363 +1 = -1.1782[kJ.s-1]  Efisiensi bolier : = 0.0228 100% = 2.28%  COP aktual COP aktual = 𝑄1 𝑊𝑐𝑜𝑚𝑝.80% COP aktual = 𝑄1 𝑊𝑐𝑜𝑚𝑝.80% COP aktual = B o m .hB – ( C o m .hC+ CON o m .hCON) 1,12.80% COP aktual =0,04865 .128,5 –(0,0484 .73 + 2,5x10 −4_.101,844) 1.76 0.84 COP aktual = 2,69 / 1,76 . 0,84 = 1.819  COP ideal COP ideal =ℎ1−ℎ4 ℎ2−ℎ1 COP ideal =270−120 319−270 % 100 . . 0 K s s K K K P h m P Q   

(8)

COP ideal = 3,061

4.2. Pembahasan

A. Pembakaran pada tiap – tiap segmen penampang - Pada penampang C-D

Aliranfluidabermassa0,0484[kg.s

-1_{]mengalamipemanasankembaliolehreheaterkarena} _berdaya _0.5 _kW setelahitufluidabermassa0,0484[kg.s-1]

tersebutkeluardarimesinpendinginmelewatisaluranpenyempitanyaituoriface. Selama proses berlangsungterjadienergilossessebesar- 1.6296 [kJ.s-1]. Hal ini terjadi kemungkinan karena beberapa hal antara lain :

1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dengan dinding saluran. 2. Kerugian karena tahanan aliran lokal yaitu karena adanya penyempitan

saluran.

3. Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur dan diagram juga berpengaruh terhadap perhitungan losses yang terjadi.

- Pada penampang B-C

Aliranfluidabermassa0.04865 [kg.s-1] kemudiandidinginkanoleh

evaporator.Sebagianfluidaberubahmenjadi air kondensasi yang

bermassa2,5.10−4_[kg.s-1_{] dansebagianfluida lain terusmengalirdalambentuk}

gas yang bermassa0.04865[kg.s-1_].Selama _proses

berlangsungterjadienergilossessebesar(-1,83866)Kj/s, haliniterjadikemungkinanbeberapahal :

1.Kerugian karena tahanan gesek antara fluida udara dengan uap air dengan dinding duct

2.Sebagian massa dari udara dan uap menjadi air kondensasi sehingga terjadi

losses tinggi

3.Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur

- Pada penampang A-B

Motor penggerakblowermenghisapfluidabemassa0,048595[kg.s-1] kedalammesinpendinginhinggamenumbukuapbermassa2,5.10−4[kg.s-1_{] yang}

(9)

dihasilkan oleh bolier berdaya 1 KW. Kemudian fluida campuran tersebut mengalir dan dipanasi oleh preheater berdaya 1 KW. Selama proses berlangsung, terjadilossesenergisebesar-1,1782[kJ.s-1]. Kemungkinan terjadinya losses dikarenakan beberapa hal yaitu :

1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dengan dinding-dindingsaluran.

2. Kerugian antara fluida udara dengan uap saat memasuki blower yang menghasilkan gesekan antara fluida tersebut

3.kalor panas yang kurang sempurna sehingga terjadi perpindahan panas dari dalam atau keluar sistem

4.Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur

B. Secara keseluruhan

Dari hasilperhitungandiperolehperbedaan COP

padamesinpendinginkompresiuapsecaramekaniksebesar : COP aktual = 1.819dan COP ideal = 3,061. Hal ini disebabkan karena pada siklus mesin pendingin kompresi uap ideal dianggap tidak mengalami perubahan tekanan pada kondensor dan evaporator (isobarik) sedangkan pada siklus mesin pendingin kompresi uap aktual terjadi pressure drop pada kondensor maupun evaporator, dimana kompresor harus mengkompresi uap refrigerant dari tekanan hisap yang rendah, menyebabkan daya kompresor yang dibutuhkan meningkat. Selain itu mesin pendingin kompresi uap aktual terjadi :

 Superheating pada evaporator karena penguapan yang berlebihan, hal ini disebabkan oleh beban pendinginan yang berlebihan sehingga penguapan melewati garis saturated vapour.

 Subcolling dari cairan refrigerant saat meninggalkan kondensor akibat beban pendinginan yang terlalu besar, sehingga refrigerant melewati garis saturated liquid untuk melepaskan kalor dari kondensor.

 Berdasarkan peredaan hasil perhitungan COP, disebabkan oleh beberapa hal :

(10)

Semakinbesarregavoltmakakapasitasaliranudarameningkat,sehinggame ningkatkankapasitaspendinginanpadaevaporator,

mengakibatkanCOPmenurun. -Preheater

Preheater akan memanaskan udara yang mengalir sebelum masuk ke

evaporator, pada preheater udara yang ditiupkan akan menambah kapasitas pendinginan mengakibatkan kalor yang dibutuhkan untuk mendinginkan udara sekitarnya lebih besar.

-Reheater

Reheater akan memanaskan udara yang mengalir setelah keluar dari

evaporator, hal ini disebabkan temperatur udara menurun setelah melewati evaporator karena terjadi perpindahan panas dari udara ke

refrigerant pada evaporator. Oleh karena itu, udara yang mengalir dari

evaporator perlu pemanasan ulang pada reheateruntuk mengatur kelembaban udara yang sesuai.

-Evaporator

Di dalam evaporator terjadi perpindahan panas dari udara ke refrigerat, sehiingga temperatur udara setelah lewat evaporator lebih rendah dibanding sebelum masuk evaporator ada yang berubah fasa menjadi air kondensasi karena menurunnya temperatur. Massa aliran udara sebelum masuk evaporator sama dengan jumah massa aliran udara di setelah evaporator dan massa aliran air kondensat.

(11)

LaporanPraktikumMesinPendingin Semester Ganjil 2014/2015 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan pada instalasi mesin pendingin maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut.

1). Enthalpy setiap titik pada diagram psikometri mesin pendingin berdasarkan data pengujian

ha = 117[kJ.kg-1] hb = 128.5[kJ.kg-1] hc = 73 [kJ.kg-1] hd = 117 [kJ.kg-1]

2). Kapasitas pendinginan (refrigerantcapacity) Qref = 4,53 Kw

3). Debit udara antar penampang air flow duct

- debit udara antar penampang C – D pada air flow duct mC = mD = 0,0484[kg.s-1]

- debit udara antar penampang B – C pada air flow duct mB =0.04865[kg.s-1]

- debit udara antar penampang A – B pada air flow duct mA = 0,048595[kg.s-1]

4). Energi hilang pada setiap potongan duct

- energihilangpadapotongan C – D = - 1.6296 [kJ.s-1_] - energihilangpadapotongan B – C =-1,83866[kJ.s-1_] - energihilangpadapotongan A – B = - 1.1782 [kJ.s-1_]

5). COP ideal dan COP aktual dari seluruh instalasi mesin pendingin

COP ideal =3,061 ; COPaktual =1,819

6). Efisiensi bolier sebagai komponen pelengkap instalasi P.A HILTON ηbolier = 2,28 %

(12)

1). Dalam pengambilan data dan pembacaan pada diagram / tabel hendaknya dilakukan dengan sangat teliti oleh praktikan.

2). Asisten yang bersangkutan bisa menjadi pembibing kelompok yang dibimbing ketika pelaksanaan praktikum.

3). Pada saat praktikum seharusnya mesin yang digunakan saat praktikum sudah siap digunakan agar tidak terjadi masalah dengan mesin saat praktikum.