Tujuan dalam penelitian ini adalah: (a) membuat mesin AC mobil yang bekerja
dengan siklus kompresi uap (b) Mengetahui karakteristik mesin AC mobil yang telah
dibuat meliputi kalor yang di serap evaporator persatuan massa refrigeran, kalor yang
dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kerja kompresor persatuan massa
refrigeran, COP aktual dan COP ideal, efisiensi mesin AC mobil, dan laju aliran massa
refrigerant.
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimental yang dilakukan di
laboratorium Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
Mesin AC mobil yang diteliti mempergunakan siklus kompresi uap, dengan daya
penggerak motor listrik 2 hp, (sebagai penganti motor bakar) daya putaran 888rpm,
refrigerant : R-134a, dimensi kabin : 1,5 m x 1,2 m x 1 m, kabin terbuat dari kayu
triplek dengan tebal 3,5 mm dan pada saat penelitian kabin di buat kosong (tidak
berbeban pendingin).
Hasil penelitian memberikan kesimpulan : (a) Kerja kompresor per satuan massa
refrigerant rata-rata sebesar 52,68 kJ/kg, (b)Kalor per satuan massa refrigerant yang
diserap evaporator rata-rata sebesar 161,10 kJ/kg, (c) Kalor per satuan massa
refrigerant yang dilepas kondensor rata-rata sebesar 213,78 kJ/kg,(d) COPaktual mesin
AC mobil rata-rata sebesar 3,06, (e) COPideal mesin AC mobil rata-rata sebesar 6,19,
(f) Efisiensi mesin AC mobil rata-rata sebesar 49,43%, (g) Laju aliran massa terendah
The purpose of this research are: (a) assemble engine car air conditioner that
works with the vapor compression cycle (b) Knowing the characteristics of the air
conditioner cars that have been made include heat in the absorption evaporator unity
mass of refrigerant, heat is released condenser unity mass of refrigerant, compressor
refrigerant mass unity, the actual COP and COP ideal, car air-conditioning machine
efficiency, and the mass flow rate of refrigerant.
The study was conducted by experiments conducted in the laboratory of
Mechanical Engineering, Faculty of Science and Technology of the University of
Sanata Dharma. AC engine cars are researched using the vapor compression cycle,
with the driving force of the electric motor 2 hp, (in lieu of motor fuel) power rotation
888rpm, refrigerant R-134a, cabin dimensions: 1.5 mx 1.2 mx 1 m, the cabin is made
of plywood with a thickness of 3.5 mm and when the study was made empty cabin
(no cooling load).
The results of the study provide conclusions: (a) Work per unit mass of
refrigerant compressors average of 52.68 kJ / kg, (b) The heat per unit mass
evaporator refrigerant absorbed an average of 161.10 kJ / kg, (c) of heat per unit mass
of refrigerant condensers released an average of 213.78 kJ / kg, (d) COPaktual
conditioned car engine by an average of 3.06, (e) COPideal conditioned car engine by
an average of 6.19, ( f) The efficiency of the air conditioner cars by an average of
49.43%, (g) the lowest mass flow rate is 0.02 kg / s, the highest of 0.02 kg / s, an
KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN
KOMPRESOR 888 RPM
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
CAR AC CHARACTERISTICS USING 888 RPM
COMPRESSOR ROTATION
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement to obtain Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering
By :
ADIMAS NUKI PRADANA
Student Number :115214029
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN
`KOMPRESOR 888 RPM
Disusun oleh :
ADIMAS NUKI PRADANA
NIM : 115214029
Telah disetujui oleh Dosen Pembimbing Skripsi
KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN
KOMPRESOR 888 RPM
Dipersiapkan dan ditulis oleh:
ADIMAS NUKI PRADANA
115214029
Telah dipertahankan di hadapan Panitia Penguji
pada tanggal 16 Februari 2016
dan dinyatakan memenuhi syarat
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, ... ... ... Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Dekan,
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi saya tidak
terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan
saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau
diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 16 Februari 2016
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul.
Karakteristik AC mobil dengan putaran kompresor 888 rpm Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet
ABSTRAK
Tujuan dalam penelitian ini adalah: (a) merakit mesin AC mobil
yang bekerja dengan siklus kompresi uap (b) Mengetahui karakteristik
mesin AC mobil yang telah dibuat meliputi kalor yang di serap
evaporator persatuan massa refrigeran, kalor yang dilepas kondensor
persatuan massa refrigeran, kerja kompresor persatuan massa
refrigeran, COP aktual dan COP ideal, efisiensi mesin AC mobil, dan
laju aliran massa refrigerant.
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimental yang dilakukan
di laboratorium Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma. Mesin AC mobil yang diteliti
mempergunakan siklus kompresi uap, dengan daya penggerak motor
listrik 2 hp, (sebagai penganti motor bakar) daya putaran 888rpm,
refrigeran : R-134a, dimensi kabin : 1,5 m x 1,2 m x 1 m, kabin terbuat
dari kayu triplek dengan tebal 3,5 mm dan pada saat penelitian kabin di
buat kosong (tidak berbeban pendingin).
Hasil penelitian memberikan kesimpulan : (a) Kerja kompresor per
satuan massa refrigeran rata-rata sebesar 52,68 kJ/kg, (b)Kalor per
satuan massa refrigeran yang diserap evaporator rata-rata sebesar
161,10 kJ/kg, (c) Kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor rata-rata sebesar 213,78 kJ/kg,(d) COPaktual mesin AC mobil
rata-rata sebesar 3,06, (e) COPideal mesin AC mobil rata-rata sebesar
6,19, (f) Efisiensi mesin AC mobil rata-rata sebesar 49,43%, (g) Laju
aliran massa terendah adalah 0,02 kg/s, tertinggi sebesar 0,02 kg/s,
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas
rahmat dan berkah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan
baik dan lancar. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Banyak hambatan yang dialami penulis selama proses penulisan skripsi.
Namun karena kuasa Tuhan Yang Maha Esa, bantuan dan keterlibatan berbagai
pihak, penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik. Oleh karena itu, pada
kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala bantuan,
dukungan dan dorongan, baik secara moril, materil dan spiritual antara lain
kepada :
1. Sudi Mungkasi selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta atas segala yang telah diberikan selama penulis
belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta;
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program Studi
Teknik Mesin;
3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang
telah memberikan saran, kritik dan bimbingan selama penulis belajar di
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma, Yogyakarta
4. Karyawan Sekretariat, Laboran dan seluruh Staf Pengajar Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma yang telah mendukung dalam proses pengerjaan
Skripsi.
5. Edy Priyanto dan Sri Hariningsih selaku orang tua penulis dan keluarga
penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan
Adita Desi Priyansari yang selalu mendukung memberikan
semangat 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 menyelesaikan Skripsi ini.
Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna.
Segala kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis demi
penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat berguna
bagi kita semua.
Yogyakarta, 17 Februari 2016
Penulis
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
ABSTRAK ... vii
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 4
2.1 Dasar Teori ... 4
2.2 Tinjauan Pustaka ... 24
BAB III METODE PEMBUATAN ALAT ... 26
3.1 Komponen-komponen Mesin AC Mobil ... 26
3.2 Persiapan Alat dan Bahan ... 35
3.3 Langkah-langkah Perakitan Mesin AC Mobil ... 35
BAB IV METODE PENELITIAN ... 38
4.2 Alur Penelitian ... 39
4.3 Posisi Penempatan Alat Ukur pada AC Mobil ... 40
4.4 Alat Bantu Penelitian ... 41
4.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang Sudah Ditentukan ... 43
4.6 Cara Mengoah Data dan Pembahasan ... 44
4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 45
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 46
5.1 Data Hasil Percobaan ... 46
5.2 Perhitungan dan Pengolahan Data ... 48
5.3 Hasil Penghitungan ... 55
5.4 Pembahasan ... 59
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 67
6.1 Kesimpulan ... 67
6.2 Saran ... 68
DAFTAR PUSTAKA ... 69
Gambar 3.5 Receiver Drier ... 29
Gambar 4.7 Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R134a ... 42
Gambar 4.8 Thermometer ... 43
Gambar 5.1 Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigeran R 134a diambil dari data menit (t) ke-75 ... 52
Gambar 5.3 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap
evaporator dan waktu ... 61
Gambar 5.4 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor dan waktu... 62
Gambar 5.5 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor dan waktu... 62
Gambar 5.6 Hubungan koefisien prestasi (COP) aktual dan waktu ... 63
Gambar 5.7 Hubungan koefisien prestasi (COP) ideal dan waktu ... 64
Gambar 5.8 Hubungan efisiensi dan waktu ... 65
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Tabel untuk hasil pengukuran suhu dan tekanan ... 44
Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 & P2), suhu (T1 & T3) dan (V &I... 46
Tabel 5.2 Nilai Entalpi (h) satuan Btu/lb, suhu kerja kondensor dan evaporator ... 48
Tabel 5.3 Besar Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg ... 50
Tabel 5.4 Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil... 56
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di jaman modern ini hampir semua orang berpergian dengan kendaraan mobil
ataupun yang lainnya. Dan dalam berpergian dengan menggunakan mobil sekarang ini
semua pengendara mobil ingin mencari kenyamanan saat berada di dalam mobil. Dan
hal-hal yang dapat membuat tidak nyamannya pengendara mobil yang berasal dari luar
ruangan mobil yaitu jika pada siang hari yang udaranya sangat panas dengan suhu
(30-35) derajat celcius, udara di luar yang tercemar oleh debu, bau, dan juga bibit/kuman
dari luar ruangan akan mengakibatkan kurang baik untuk para penumpang dan sopir
itu sendiri. Selain itu ketidak nyamanan saat mengendarai mobil juga akan
mengakibatakan sopir/penumpang akan berkeringat karena kepanasan, konsentrasi
sopir tidak maksimal saat bekerja, penumpang kurang bias menikmati perjalanan
dengan tenang dan baik.
Dengam permasalahan tersebut maka manusia harus menciptakan alat yang dapat
membuat nyaman pengendara saat berada di dalam mobil. Karena pada zaman modern
ini para produsen mobil berlomba-lomba membuat mobil dengan memperhitungkan
kenyamanan saat di dalam mobil. Dengan masalah itu telah di buatlah ac mobil yang
dapat menyejukkan udara di dalam mobil yang dapat menambah kenyamanan untuk
para pengendara mobil saat berpergian. Dalam pemasangan AC mobil ini harus
oksigen/udara 10-15 CFM, udara yang bersih dari debu, bau, kuman, asap, dll.
1.2 Perumusan Masalah
Karakteristik AC yang dipergunakan di dalam mobil pada umumnya tidak
terinformasi pada name platenya. Padahal informasi tentang COP dan efisiensi sangat
penting bagi konsumen mobil agar konsumen dapat memilih mobil dengan AC yang
sesuai dengan kebutuhannya. Berapakah COP dan efisiensi dari mesin AC yang
digunakan pada mobil ?
1.3 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah :
a. Membuat mesin AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap.
b. Mengetahui karakteristik mesin AC mobil yang telah dibuat meliputi :
• Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran.
• Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran.
• Kerja kompresor persatuan massa refrigeran.
• COP aktual & COP ideal.
• Efisiensi mesin AC mobil.
• Laju aliran massa refrigeran.
1.4 Batasan Masalah
Batasan-batasan yang digunakan di dalam pembuatan dan penelitian AC ini
adalah :
pengganti motor bakar yang dipergunakan pada mobil, dengan putaran sebesar
900 rpm.
c. Komponen utama mesin AC meliputi : kompresor, kondensor, evaporator, katup
ekspansi, staandar yang dipergunakan pada AC mobil dan ada di pasaran.
d. Refrigeran yang dipergunakan pada mesin AC mobil adalah R 134a
e. Ukuran kabin : 1,5m x 1,2m x 1 m
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Bagi mahasiswa dapat menambah pemahaman secara mendalam tentang mesin
AC mobil.
b. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan
yang dapat di tempatkan di perpustakaan.
c. Hasil penelitian dapat dipakai sebagai referensi bagi para peneliti yang
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori 2.1.1 AC Mobil
Sistem AC mobil digunakan untuk membuat kondisi udara di dalam ruangan
menjadi nyaman. Apabila suhu udara pada ruangan tinggi maka kalor akan diserap dari
udara sehinga temperature udara turun dan apabila udara mempunyai kelembaban yang
tinggi maka akan di kurangi kelembabannya sampai dengan tingkat yang diinginkan.
Selain itu system AC mobil juga berfungsi untuk mengkondisikan udara menjadi
bersih, udara luar sebelum masuk keruangan mobil melewati beberapa kali
penyaringan sehingga ketika masuk kondisi udara sudah menjadi bersih. Siklus kerja
AC mobil adalah siklus kompresi uap. Dalam bekerjanya mesin AC, Kerja fluida yang
dipergunakan dalam siklus kompresi uap disebut refrigeran. Komponen utama AC
mobil terdiri dari : Kompresor, kondensor, receiver dryer, katup ekspansi dan
evaporator. Komponen tambahan berupa blower, dan peralatan listrik. Pada AC mobil
terdapat 2 blower. Blower yang pertamadipasang di dekat kondensor dipergunakan
untuk mempercepat kondensor dalam membuang kalor. Sedangkan blower kedua
dipergunakan untuk menghisap udara luar ruangan yang kemudian dilewatkan ke
evaporator dan menghembuskannya ke dalam ruangan mobil. Blower kedua ini
yang dipergunakan kembali untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan mobil.
Dengan adanya udara balik maka akan menghemat bahan bakar
Gambar 2.1 Skematik AC mobil
Pada kompresor terdapat kopling magnet. Kopling magnet berfungsi untuk
memutuskan daya dari penggerak kompresor. Pada mobil penggerak kompresor adalah
Gambar 2.2 AC mobil YANG terpasang
a. Kompresor
Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem AC. Kompresor akan
memompa gas refrigeran dibawah tekanan dan panas yang tinggi pada sisi tekanan
tinggi dari sistem dan menghisap gas bertekanan rendah pada sisi intake (sisi tekanan
rendah). Kompresor adalah suatu alat dalam AC mobilyang cara kerjanya dinamis atau
bergerak. Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan freon (daritekanan rendah ke
tekanan tinggi). Kompresor bekerja menghisap sekaligusmemompa refrigeran
sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refrigeran. 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
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 dankatup tekan. Selain itu , perpindahan gaya pada
tipe swash plate tidak melalui batang penghubung (connecting rod), sehingga
getarannya lebih kecil.
Gambar 2.3 Kompresor jenis swash plate
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 refrigeran.
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
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 2.4 Kompresor resipro (crank shaft)
(Sumber : https://otogembel.files.wordpress.com/2012/09/bagian-bagian-kompresor-resipro.png)
Sedangkan kompresor wobble plate adalah kompresor yang mempunyai sistem
kerja sama dengan kompresor tipe swash plate. Namun dibandingkan dengan
kompresor tipe swash plate, penggunaan kompresor tipe wobble plate lebih
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 2.5 Kompresor wobble plate
Kompresor bekerja secara dinamis atau bergerak. Pergerakanya dengan
menghisap sekaligus memompa udara sehingga terjadilah sirkulasi (perputaran) udara
yang mengalir dari pipa‐pipa AC mobil. Fase refrigeran ketika masukdan keluar
kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panaslanjut. Suhu gas
refigeran keluar dari kompresor lebih tinggi dari suhu kerjakondensor.
b. Kondensor
Kondensor di dalam sistem air conditioner merupakan alat yang digunakan untuk
merubah gas refrigeran bertekanan tinggi menjadi cairan. Alat tersebut melakukan cara
ini dengan menghilangkan panas dari refrigeran ke temperature atmosfir. Kondensor
terdiri dari coil dan fin yang berfungsi mendinginkan refrigeran ketika udara tertiup
diantaranya. Kondensor ditempatkan didepan radiator yang pendinginanya dijamin
oleh kipas.Untuk refrigeran jenis R-134a menggunakan kondensor jenis parallel flow
untuk memperbaiki efek pendinginan udara. Dengan cara itu maka efek pendinginan
udara dapat diperbaiki sekitar 15% sampai 20%.
c. Katup ekspansi
Katup ekspansi adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyaidua
kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran dan untuk mengatur aliran
refigeran ke evaporator. Katup ekspansi merupakan suatu pipa dan katup yang
mempunyai diameter yang paling kecil jika dibandingkandengan pipa‐pipa lainnya.
Penurunan tekanan refrigeran dikarenakan adanya gesekan dengan bagian dalam katup
ekspansi. Proses penurunan tekanandalam katup ekspansi diasumsikan berlangsung
pada entalpi konstan atau sering disebut isoenthalpy (proses yangideal ). Pada saat
refrigeran masuk ke dalam katup ekspansi, refrigeran berada dalam fase cair
penuh,tetapi ketika masuk evaporator fase refrigeran berupa campuran fase cair dan
gas.
d. Evaporator
Zat pendingin cair dari receiver drier dan kondensor harus dirubah kembali
menjadi gas dalam evaporator, dengan demikian evaporator harus menyerap panas,
agar penyerapan panas ini dapat berlangsung dengan sempurna, pipa–pipa evaporator
juga diperluas permukaannya dengan memberi kisi–kisi (elemen) dan kipas
listrik (blower), supaya udara dingin juga dapat dihembus ke dalam ruangan. Rumah
evaporator bagian bawah dibuat saluran/pipa untuk keluarnya air yang mengumpul
disekitar evaporator akibat udara yang lembab. Air ini juga akan membersihkan
kotoran–kotoran yang menempel pada kisi–kisi evaporator, karena kotoran itu akan
turun bersama air.
Gambar 2.8 Evaporator
e. Filter (receiver drier)
Receiver drier merupakan tabung penyimpan refrigeran cair, dan ia juga
berisikan fiber dan desiccant (bahan pengering) untuk menyaring benda-benda asing
dan uap air dari sirkulasi refrigerant. Receiver-drier menerima
cairan refrigeran bertekanan tinggi dari kondensor dan disalurkan ke katup ekspansi
glass . Cairan refrigeran dialirkan ke dalam pipa untuk disalurkan ke katup ekspansi
melalui outlet pipe yang ditempatkan pada bagian bawah main body setelah
tersaringnya uap air dan benda asing oleh filter dan desiccant. Gambar 2.7
Gambar 2.9 Receiver Drier
f. Kipas ( Fan atau Blower )
Pada komponen AC, Blower terletak di bagian indoor yang berfungsi
menghembuskan udara dingin yang di hasilkan evaporator. Fan atau kipas terletak pada
bagian outdoor yang berfungsi mendinginkan refrigeran pada kondensor serta untuk
membantu pelepasan panas pada kondensor
g. Kopling magnet
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).
2.1.2 Dasar Kerja AC Mobil
AC mobil pada kendaraan terdiri dari kompresor, kondensor, receiver, katup
ekspansi dan evaporator. Gambar 2.10 menyajikan skemati AC mobil, Gambar 2.11
menyajikan siklus kompresi uap pada P-h diagram dan Gambar 2.12 Menyajikan siklus
kompresi uap pada T-S diagram.
Gambar 2.13 Skematik AC mobil
Gambar 2.14 Siklus kompresi uap pada diagram P-h
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram T-s
a. Proses kompresi (1-2)
Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.14 dan Gambar 2.15.
Refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang
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 2.14 dan Gambar 2.15. 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 2.14 dan Gambar 2.15.
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 2.14 dan Gambar
2.15. 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
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 dari Gambar 2.14 dan Gambar
2.15. 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.
f. Proses evaporasi (4-4a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.14 dan Gambar 2.15.
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)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 dari Gambar 2.14 dan Gambar
2.15. 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.
Berikut adalah proses dari siklus kompresi uang yang terjadi dalam p-h diangram
diatas.
Proses pengembunan atau kondensasi ini merupakan proses perubahan fase dari
gas menjadi cair. Proses kondensasi berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap.
Pada proses kondensasi kalor dilepaskan dari kondensor ke lingkungan sekitar
kondensor. Dalam proses pelepasan kalor biasanya di bantu fan untuk mempercepat
proses pelepasan kalor.
2.1.4 Proses Pendidihan (Evaporasi)
Dalam proses pendinginan proses pendidikan atau proses evaporasi adalah proses
dimana refrigerant berubah fase dari fase cair menjadi fase gas. Dalam proses
pendidihan diperlukan kalor dari lingkungan di sekitar. Pada AC mobil proses
pendidihan refrigerant berlangsung di evaporator. Kalor untuk proses pendidihn di
ambil dari udara ruangan yang di lewatkan evaporator.
2.1.5 Beban Pendinginan
Beban pendinginan pada AC mobil adalah energy kalor yang diserap oleh
evaporator dari mesin AC. Kalor yang diserap evaporator adalah kalor yang berasal
dari ruang kabin yang berada dalam ruang yang didinginkan.
Jenis beban pendingin dibagi menjadi 2, yaitu:
a. Beban sensible (sensible heat)
Beban sensible adalah beban yang diterima udara di dalam mobil yang dapat
berdampak pada perubahan suhu tanpa di sertai perubahan fase. Contoh beban sensible
luar mobil yang masuk melewati dinding-dinding mobil, kalor radiasi yang ,asuk
melalui dinding-dinding kaca mobil, udara luar yang msuk ke dalam mobil.
b. Beban laten (latent heat)
Beban laten adalah beban yang diterima udara di dalam mobil akibat adanya
perubahan fase. Contohnya adalah perubahna air atau keringat menjadi uap dan
pengembunan udara luar yang masuk ke dalam mobil..
2.1.6 Perhitungan Karakteristik Mesin AC
Untuk mengetahui unjuk kerja mesin AC mobil yang meliputi: kerja kompresor,
kalor yang di lepas kondensor, kalor yang di serap evaporator, COP aktual, COP ideal,
efisiensi dan laju aliran kalor, di perlukan persamaan-persamaan yang di perlukan
untuk menghitungnya.
1. Kerja kompresor
Besarnya kerja kompresor pada AC mobil persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan persamaan (2.1):
Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan
� = Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
3. Kalor yang diserap evaporator
Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan
Persamaan (2.3):
�� = ℎ − ℎ (2.3)
Pada Persamaan (2.3)
ℎ = Enthalpy saat keluar evaporator
ℎ = Enthalpy saat masuk evaporator
�� = Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
4. Coefficient of Performance (COP aktual)
COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari siklus
refrijerasi. 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 (h1-h4)dengan kerja kompresor (h2
COP
aktual=
ℎ −ℎ4ℎ −ℎ (2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
o COP aktual : koefisien prestasi mesin AC mobil aktual
o h1 : entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
o h2 : entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
o h4 : entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)
5. COPideal (Coefficient of Performance).
Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada siklus
kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.5)
COP ideal = �
� −� (2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
o COP ideal :koefisien prestasi maksimum mesin AC mobil,
Pada Persamaan (2.6) :
o COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin AC mobil
o COPaktual : koefisien prestasi aktual mesin AC mobil
7. Laju aliran massa
Dengan bantuan diagram tekanan-entalpi, mulai entalpi di setiap proses pada
siklus kompresor uap dapat diketahui dengan demikian kerja kompresor, kalor yang di
lepas kondensor persatuan massa kalor yang diserap evaporator, COP actual, COP
ideal, efisiensi, laju aliran massa. Pada mesin AC mobil ini di perlukan 134a dan P-h
Gambar 2.16 P-h diagram refrigeran R-134a
2.2 Tinjauan Pustaka
Amna Citra Farhani (2007) meneliti tentang penggantian R12 dengan R22 pada
mesin pendingin. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa penggantian R22 pada mesin
pendingin kompresi uap yang menggunakan refrigeran R12 mempengaruhi kinerja
komponen mesin pendingin. Efek pendinginan, panas buang kondensor dan kompresi.
Hasil kompresi yang didapat dari R22 lebih besar, akan tetapi tidak diikuti dengan laju
aliran massa yang terjadi. Suhu evaporasi yang dapat dicapai R22 lebih rendah dari
pada R12 karena kurangnya kalor serap air sebagi medium pendingin.
Maclaine (2004) telah melakukan pengujian tentang Usage and risk of
hydrocarbon refrigerants in motor cars for Australia and the United States. Penggunan
refrigeran HC-290/600 di Australia sebesar 0,33 ± 0,12 x 106 pada tahun 2002 dan di
Amerika sebesar 4,7 ± 1,7 x 106 pada tahun 2002. Penggunaan HC-290/600
memberikan hasil : tidak mudah terbakar dan risiko penggunaan HC-290/600 jauh lebih
kecil dibanding dengan refrigeran yang dijual di pasaran.
Yuswandi (2007) telah melakukan penelitian tentang pengujian unjuk kerja
sistem AC mobil statik eksperimen menggunakan refrigeran CFC-12 dan HFC-134a
dengan variasi putaran (rpm) kompresor. Penelitian tersebut bertujuan untuk
mengetahui pengaruh variasi putaran kompresor terhadap unjuk kerja dari sistem AC
mobil. Peneliti memakai alat peraga mesin AC mobil yang telah dilengkapi dengan
sensor temperatur dan tekanan. Komponen utama sistem AC mobil terdiri dari :
kompresor, kondensor, receiver drier, katup ekspansi, dan evaporator. Fluida kerja
yang digunakan yaitu refrigeran CFC-12 dan HFC-134a. Pengujian dilakukan dengan
memvariasikan putaran kompresor , yaitu 1000 rpm, 1200 rpm, 1500 rpm, 1800 rpm,
dan 2000 rpm. Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi putaran kompresor maka
COP akan mengalami penurunan. CFC-12 mempunyai COPcarnot, COPstandar, dan
COPaktual yang lebih tinggi dibandingkan dengan HFC-134a. Kapasitas refrigerasi dan
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1. Komponen-komponen mesin AC mobil
Komponen utama AC mobil yang digunakan dalam penelitian ini adalah
kompresor, kondensor, katup ekspansi, reciever drier, evaporator dan fluida kerja
refrigeran R134a. Pengerak awal mempergunakan motor listrik dengan daya 2Hp,
sebagai pengganti motor bakar.
a. Kompresor
Kompresor yang digunakan pada penelitian ini memiliki spesifikasi sebagai
berikut:
Gambar 3.2 Kompresor
Jenis kompresor : Swash Plate
Voltase : 220 Volt
b. Kondensor
Kondensor yang digunakan pada penelitian ini memiliki spesifikasi sebagai
berikut :
Jenis : Kondensor pipa bersirip
Bahan pipa : Besi, diameter : 6 mm
Bahan sirip : Besi, jarak antar sirip : 3 mm
Banyak sirip : 1100
Ukuran : p x l x t = 50 cm x 40 cm x 3 cm
Jumlah pipa : 5 buah
c. Katup ekspansi
Katup ekspansi yang digunakan pada penelitian ini memiliki spesifikasi sebagai
berikut :
Gambar 3.4 Katup ekspansi
Bahan katup ekspansi : tembaga
d. Receiver Drier
Receiver drier yang digunakan pada penelitian ini memiliki spesifikasi sebagai
berikut :
Gambar 3.5 Receiver Drier
Bahan tabung receiver/drier : besi
Diameter : 6 cm
Panjang (tinggi) : 25 cm
e. Evaporator
Evaporator yang digunakan pada penelitian ini memiliki spesifikasi sebagai
Gambar 3.6 Evaporator
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
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
g. Motor Listrik
Motor listrik berfungsi sebagai engine yang memutar kompresor agar sistem AC
dapat berjalan. Berikut adalah spesifikasi dari motor listrik:
Daya motor listrik : 2 hp
Rpm motor listrik : 1480 rpm
Voltase motor listrik : 220 volt
Gambar 3.8 Motor Listrik
3.1.1 Peralatan pendukung dalam pembuatan AC mobil
a. Manifold gauge
Manifold gauge adalah alat yang mempunyai fungsi untuk mengukur tekanan
refrigeran pada saat pengisian freon maupun pada saat AC mobil bekerja. Yang
berwarna merah untuk tekanan tinggi dan yang berwarna biru untuk tekanan
Gambar 3.9 Manifold gauge
b. Alat pemotong pipa
Alat pemotong pipa adalah alat untuk memotong pipa agar hasil lebih bagus, rapi
dan juga agar tidak menghasilkan tatal, alat ini juga lebih mudah di gunakan untuk
memotong pipa.
Gambar 3.10 Alat Pemotong Pipa
c. Pompa vakum
Pompa vakum adalah alat yang berguna untuk menghilankan udara pada sistem
Gambar 3.11 Pompa vakum
d. Adaptor
Adaptor adalah alat yang berfungsi untuk menggerakkan blower dan kipas
kondensor. Spesifikasi adaptor sebagai berikut :
Arus : 7.5 A
Voltase : 6 Volt, 9 Volt, 12 Volt, 13,2 Volt
e. Kipas kondensor
Kipas kondensor adalah alat yang berfungsi untuk mengalirkan fluida udara
melewati kondensor agar pelepasan kalor pada kondensor dapat dilakukan lebih
cepat.
Gambar 3.13 Kipas Kondensor
f. Blower
Blower adalah alat yang berfungsi untuk mengalirkan fluida udara yang melewati
evaporator agar aliran udara dingin yang masuk keruang kabin mobil lebih cepat.
3.2 Persiapan Alat dan Bahan
Langkah awal dalam pembuatan mesin AC mobil adalah mempersiapkan
komponen-komponen yang akan digunakan. Komponen utama yang diperlukan adalah
seperti kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator dan alat-alat bantu yang
diperlukan dalam pengerjaan alat ini. Setelah semua selesai dipersiapkan maka semua
itu dapat mempercepat dan mempermudah dalam pengerjaan pembuatan mesin AC
mobil tersebut.
Setelah semua komponen-komponen disiapkan, proses selanjutnya adalah perakitan
komponen-komponen AC mobil, sehingga mesin dapat bekerja dengan siklus kompresi
uap.
3.3 Langkah-langkah Perakitan mesin AC mobil
Langkah-langkah perakitan AC mobil sebagai berikut ini:
a. Proses perakitan rangka AC mobil dan kelistrikan.
Pada proses ini semua komponen disatukan atau dirangkai sesuai urutan dengan
menggunakan pipa yang sudah disiapkan. Rangka dan komponen AC mobil disatukan.
Berikutnya kelistrikannya diselesaikan agar dapat bekerja sebagaimana mestinya. Ada
penambahaan komponen seperti adaptor untuk membantu menggerakkan blower dan
b. Proses pemvakuman AC mobil.
Dalam proses pemvakuman ini alat utama yang diperlukan adalah pompa vakum
yang mempunyai fungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Dalam hal ini pompa
vakum disambung terlebih dulu pada AC mobil dan mesin vakum di hidupkan Proses
ini bertujuan untuk mengeluarkan udara-udara yang masih terjebak dalam
saluran-saluran pipa di AC mobil agar siklus dalam AC mobil dapat bekerja dengan maksimal.
Karena jika masih ada udara yang terjebak pada saluran AC mobil maka dapat
menganggu kerja AC mobil dan jika terlalu lama bekerja juga dapat merusak
kompresor dan komponen yang lain.
c. Proses pengisian refrigeran R134a.
Dalam proses ini diperlukan refrigeran R134a sebagai fluida kerja AC mobil.
Refrigeran dimasukan dalam mesin AC mobil. Dalam pengisian ini tidak boleh kurang
atau berlebihan karena harus sesuai dengan standar kerja AC mobil agar dapat bekerja
dengan maksimal. Karena jika tidak bekerja dengan maksimal AC mobil lebih mudah
rusak.
d. Proses pengujian AC mobil.
Dalam proses ini nyalakan AC mobil lalu lihat lihat mana yang tidak bias bekerja
sesuai rencana maka harus di perbaiki terlebih dulu. Jika sudah selesai dalam
pengecekan maka selama AC mobil bekerja ditunggu selama kira-kira 60 menit. Bila
terjadi bunga es pada evaporator dan katup ekspansi yang menghubungkan antara
manifold gauge cenderung konstan, maka AC mobil siap untuk digunakan untuk
mengambil data. Dan tidak lupa kipas kondensor dan blower harus bekerja dengan
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Mesin yang Diteliti
Dalam penelitian ini mesin yang diteliti adalah AC mobil dengan siklus kompresi
uap dengan komponen standar dari AC mobil yang tersedia di pasaran kemudian
dirangkaian sendiri. AC mobil yang dirangkai bekerja dengan siklus kompresi uap yang
disertai dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut, dengan putaran kompresor
900 rpm. Proses pendinginan yang terjadi dalam AC mobil ini dilakukan dengan cara
menghembuskan udara melewati evaporator dengan mengunakan blower. Udara dingin
yang dihasilkan kemudian dialirkan ke ruang kabin mobil. Gambar 4.1 menyajikan
mesin yang diteliti.
4.2 Alur Penelitian
Alur penelitian mengikuti alur seperti tersaji pada Gambar 4.2.
Mulai
menggumpulan komponen-komponen utama (kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator), R134a, alat ukur, adaptor
- Pembuatan mesin AC mobil - Pemasangan alat ukur
- Menggambar siklus kompresi uap pada P-h diagram - Mencari nilai h1, h2, h3, h4, Tc, Tk
- Perhitungan Qin, Qout, Win, COPaktual, COPideal, efisiensi,
laju aliran massa
- Pengolahan data dan pembahasan
4.3 Posisi Penempatan Alat Ukur Pada AC Mobil
Posisi titik-titik yang dipasangi termokopel dan alat ukur tekanan (manifold gauge)
pada AC mobil disajikan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Posisi Penempatan Alat Ukur
Keterangan pada Gambar 4.3 :
Titik 1 : Tempat pemasangan termokopel 1 (T1) dan alat ukur tekanan P1
Titik 2 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan P2
4.4 Alat Bantu Penelitian
Proses penelitian AC mobil ini membutuhkan alat-alat yang dipergunakan untuk
membantu dalam pengujian AC mobil tersebut. Alat-alat bantu tersebut (a)
Termokopel dan penampil suhu, (b) Pengukur suhu, (c) P-h diagram R134a, (d) Alat
pengukur suhu ruangan.
a. Termokopel dan penampil suhu
Termokopel berfungsi sebagai sensor suhu untuk menubah perbedaan suhu dalam
benda menjadiperubahan tegangan listrik. Alat penampil suhu digital mempunyai
fungsi sebagai alat yang memperlihatkan nilai suhu yang diukur.
Gambar 4.4 Termokopel Gambar 4.5 alat penampil suhu digital
b. Pengukur tekanan
Pengukur tekanan berfungsi untuk mengetahui nilai tekanan refrigeran.
Pengukuran tekanan yang berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah dan berwarna
Gambar 4.6 Pengukur tekanan
c. P-h diagram R134a
P-h diagram ini berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap mesin
pendingin. Dengan p-h diagram , dapat diketahui nilai enthalpi disetiap titik yang
diteliti (h1,h2,h3 dan h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) .
d. Alat pengukur suhu ruangan (thermometer)
Thermometer berfungsi untuk mengetahui suhu ruangan yang ada didalam kabin
atau ruang yang didinginkan.
Gambar 4.8 Thermometer
4.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang Sudah Ditentukan
Untuk mendapatkan data – data hasil penelitian dipergunakan alat ukur termokopel
dan alat ukur tekanan. Pengukuran suhu dan tekanan dilakukan setiap 9 menit. Hanya
saja, ketika suhu udara ruang kabin sudah mencapai 21oC, kopling magnet diputuskan.
Tabel 4.1 Tabel untuk hasil pengukuran suhu dan tekanan
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. Dengan menggambarkan P – h diagram dapat diketahui nilai
entalpi (h1, h2, h3, h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) dan suhu
refrigeran keluar kompresor (T2).
b. Data nilai-nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk menghitung
besarnya energi kalor persatuan massa yang dilepaskan kondensor menghitung
kompresor, nilai COP ideal, nilai COP aktual AC mobil dan efisiensi, serta laju
aliran massa refrigeran.
c. Perhitungan untuk mengetahui karakteristik mesin AC mobil dilakukan dengan
menggunakan persamaan-persamaan yang ada seperti Persamaan (2.1) untuk
menghitung kerja kompresor, Persamaan (2.2) untuk menghitung energi kalor
yang dilepas kondensor, Persamaan (2.3) untuk menghitung kalor yang diserap
evaporator, Persamaan (2.4) untuk menghitung COP aktual, Persamaan (2.5)
untuk menghitung COP ideal, Persamaan (2.6) untuk menghitung efisiensi AC
mobil dan Persamaan (2.7) untuk menghitung laju aliran massa refrigeran.
d. Hasil-hasil perhitungan (Qin, Qout, Win, COPaktual, COPideal, Efisiensi, Laju aliran
massa) kemudian digambarkan dalam bentuk grafik agar memudahkan
pembahasan. Dalam proses pembahasan harus mempertimbangkan hasil-hasil
penelitian sebelumnya dan juga tidak lepas dari tujuan penelitian.
4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan diperoleh dari hasil pembahasan yang telah dilakukan. Kesimpulan
merupakan inti dari pembahasan. Kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
5.1. Data Hasil Percobaan
Data hasil percobaan untuk nilai tekanan refrigeran (P1 & P2), suhu
refrigeran (T1 & T3), Tegangan (V) dan Arus (I) pada titik-titik yang telah
ditentukan pada waktu tertentu, disajikan pada Tabel 5.1.
Keterangan :
- P1 : Tekanan refrigeran saat masuk kompresor (Psia).
- P2 : Tekanan refrigeran saat keluar kompresor (Psia).
- T1 : Suhu refrigeran sebelum masuk kompresor (F).
- T3 : Suhu refrigeran saat masuk katup ekspansi (F).
5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data.
Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh dan dengan menggambarkannya
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) satuan Btu/lb, suhu kerja kondensor dan evaporator
Tabel 5.2.2 lanjutan
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 4.3.
Tabel 5.3 Besar Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg.
Contoh untuk menentukan besaran nilai nilai entalpi dapat dilihat dari
diagram tekanan-entalpi pada jenis refrigeran R-134a. Dari diagram dapat dilihat
nilai h2 saat menit ke-75 adalah 132 Btu/lb. Dalam perhitungan satuan h dinyatakan
dalam kJ/kg jadi nilai h2 = 132 Btu/lb = 316,34 kJ/kg (132 Btu/lb x 2,33 kJ/kg).
Keterangan dari diagram P-h pada Gambar 5.2 :
h1= 260.51 kJ/kg h3 = 97,69 kJ/kg
h2 = 316,34 kJ/kg h4 = 97,69 kJ/kg
Gambar 5.1 Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigeran R 134a diambil
1. Kerja Kompresor persatuan massa refrigeran.(Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang dihasilkan
oleh AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.3) :
Win = h2-h1
= 316,34 kJ/kg – 260,51 kJ/kg
= 55,83 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 55,83 kJ/kg (pada saat t
= 75 menit)
2. Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas Kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.4) :
Qout = h2-h3
= 316,34 kJ/kg – 97,69 kJ/kg
= 218,65 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar218,65 kJ/kg
(pada saat t = 75 menit)
3. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada
Qin = h1-h4
= 260,51 kJ/kg – 97,69 kJ/kg
= 162,82 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 162,82
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
Untuk menghitung performance ideal pada AC mobil yang bekerja dengan siklus
kompresi uap, dapat menggunakan Persamaan (2.7)
COP ideal = ��
−�
= 6,31
Maka COP idealAC mobil sebesar 6,31 (pada saat t = 75 menit)
6. Efisiensi (η)
Untuk mendapatkan efisiensi AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.8)
Maka efisiensi ηAC mobil sebesar 46,42% (pada saat t = 75 menit)
7. Laju aliran massa refrigeran (m)
Untuk mendapatkan besarnya laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan
Persamaan (2.9)
Maka laju aliran massa refrigeran pada AC mobil sebesar 0,02 kg/s
(pada saatt = 75 menit)
5.3. Hasil Perhitungan
Hasil perhitungan secara keseluruhan dari waktu (t) 0 menit sampai (t) 240
massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout), kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap evaporator(Qin), COP aktual, COP ideal, efisiensi dan laju aliran massa
dari AC mobildisajikan pada Tabel 5.5 dan Tabel 5.6
Tabel 5.4.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil
Tabel 5.4.Lanjutan
Tabel 5.5. Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil
Waktu t COP ideal Efisiensi (η) Laju aliran massa (m)
(menit) (%) (kg/s)
3 5,93 52,02 0,02
6 5,78 50,47 0,02
Tabel 5.5.1 Lanjutan
Waktu t COP ideal Efisiensi (η) Laju aliran massa (m)
Tabel 5.5.2 Lanjutan
Waktu t COP ideal Efisiensi (η) Laju aliran massa (m)
(menit) (%) (kg/s)
kondensor berfungsi dengan baik, kipas kondensor berfungsi dengan baik, katup
ekspansi bekerja dengan baik, evaporator berfungsi dengan baik, blower bekerja
dengan baik) dan mampu menghasilkan data yang baik. Hasil dari pengambilan
data dapat digambarkan pada P-h diagram dan membentuk siklus kompresi uap
dengan proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. Suhu kerja kondensor
yang dihasilkan lebih tinggi dari suhu lingkungan dengan rata-rata sekitar 39,43oC
dan suhu kerja evaporator lebih rendah dari suhu udara ruangan di dalam ruang
kabin mobil, dengan rata-rata sekitar -3,82oC.
Dari hasil penelitian, diperoleh informasi bahwa pada siklus kompresi uap
Kondisi ini memberikan keuntungan. Karena dengan adanya proses pemanasan
lanjut dan proses pendinginan lanjut, kedua proses ini dapat menaikkan nilai COP
dan efisiensi dari mesin AC mobil. Demikian juga kondisi refrigeran ketika masuk
kompresor benar-benar dalam keadaan gas, sehingga proses kompresi dapat
berjalan ideal dan tidak merusak kompresor. Kondisi refrigeran ketika masuk katup
ekspansi juga dalam keadaan benar-benar cair, sehingga proses masuknya
refrigeran ke katup ekspansi mudah.
Dari hasil perhitungan diperoleh informasi bahwa besar Win, Qin, Qout, dan
COP dari mesin AC mobil dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dari
waktu ke waktu memiliki nilai yang berbeda-beda. Gambar grafik hasil perhitungan
secara keseluruhan disajikan pada Gambar 5.2, Gambar 5.3, Gambar 5.4, Gambar
5.5, Gambar 5.6, Gambar 5.7, Gambar 5.8.
Gambar 5.2 memperlihatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) dari waktu ke waktu. Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran
terendah sebesar 48,85 kJ/kg dan nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran
tertinggi sebesar 55,82 kJ/kg. Rata-rata nilai kerja kompresor persatuan massa
refrigeran dari t = 3 menit sampai t = 240 menit sebesar 52,68 kJ/kg. Kerja
kompresor berubah pada setiap menit, hal ini kemungkinan terjadikarena kerja
Gambar 5.2 Hubungan kerja kompresor persatuan massa refrigeran dan waktu Gambar 5.3 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap evaporator (Qin) dari waktu ke waktu. Nilai kalor terendah yang
diserap evaporator adalah 153,52 kJ/kg dan nilai kalor tertinggi yang diserap
evaporator adalah sebesar 167,47 kJ/kg. Rata-rata nilai kalor persatuan massa
refrigeran yang diserap adalah sebesar 161,10 kJ/kg.
Gambar 5.4 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas kondensor (Qout) dari waktu ke waktu. Nilai kalor persatuan massa
refrigeran terendah yang dilepas kondensor adalah 204.69 kJ/kg dan nilai kalor
persatuan massa refrigeran tertinggi yang dilepas kondensor adalah sebesar 223.30
kJ/kg. Rata-rata nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
adalah sebesar 213.78 kJ/kg.Nilai kalor yang dilepas kondensor saat stabil = 213.78
kJ/kg (saat stabil = rata-rata).
Gambar 5.4 Hubungan kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dan waktu
Nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor berubah pada
setiap menit. Hal ini sesuai dengan perubahan yang terjadi pada kompresor dan
evaporator. Karena semakin besar kerja kompresor dan evaporator persatuan massa,
maka semakin besar pula kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor.
Gambar 5.5 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi (COP) aktual dari waktu
sebesar 3,27. Rata-rata nilai COP aktual adalah sebesar 3,06. Perubahan kerja
kompresor juga berpengaruh pada koefisien prestasi COPaktual.
Gambar 5.5 Hubungan koefisien prestasi (COP) aktual dan waktu
Gambar 5.6 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi COPideal dari waktu
ke waktu. Nilai COPideal terendah adalah 5,78 dan nilai COPideal tertinggi adalah
sebesar 6,31. Rata-rata nilai COPideal adalah sebesar 6,19. Perubahan yang terjadi
pada kompresor yang diikuti COPaktual juga mengakibatkan perubahan nilai nilai
Gambar 5.6 Hubungan koefisien prestasi (COP) ideal dan waktu
Gambar 5.7 memperlihatkan efisiensi dari waktu ke waktu. Nilai efisiensi
terendah adalah 45,71% dan nilai efisiensi tertinggi adalah sebesar 52,11%.
Rata-rata efisiensi adalah sebesar 49,43%. Perubahan kerja kompresor yang semakin
berat oleh karena transfer kalor yang terjadi, sistem perpipaan yang ditekuk
sehingga ada kemungkinan aliran refrigeran pada pipa tidak sempurna dan ruang
pendingin (kabin) yang terbuat dari triplek masih memiliki cacat / lubang kecil,
tidak dapat tertutup secara sempurna. Dan hal inilah yang kemungkinan
menyebabkan efisiensi mesin AC mobil tidak dapat 100% karena pengaruh kerja
Gambar 5.7 Hubunganefisiensi dan waktu
Gambar 5.8 memperlihatkan laju aliran massa dari waktu ke waktu. Nilai
laju aliran massa terendah adalah 0,02 kg/s dan nilai laju aliran masa tertinggi
adalah sebesar 0,02 kg/s. Rata-rata laju aliran massa adalah sebesar 0,02 kg/s.
Tertutupnya evaporator oleh butiran air yang membeku, mengakibatkan laju aliran
massa menurun sesuai dengan kerja kompresor yang terjadi.
Gambar 5.8 Hubungan laju aliran massa refrigeran dan waktu
Dari hal ini dapat disimpulkan bahwa, uap air yang membeku dan menebal
pada bagian dalam evaporator dapat menghalangi transfer kalor.Sehingga uap air
yang membeku menghalangi kinerja kompresor sehingga kerja kompresor semakin
berat. Serta berdampak pula pada kalor yang dilepas kondensor persatuan massa
dan kalor yang diserap evaporator persatuan massa. Dan juga hal ini mengakibatkan
menurunnya koefisien prestasi mesin baik aktual maupun ideal dan juga
menurunnya laju aliran massa efisiensi. Menurunnya efisiensi ini juga dipengaruhi
banyak hal seperti tekukan pada pipa dapat membuat aliran refrigeran tidak optimal.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari pengujian mesin AC mobil, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Mesin AC mobil yang dirakit dapat bekerja dengan siklus kompresi uap secara baik
dengan suhu kerja kondensor sekitar 39,43oC dan suhu kerja evaporator sekitar
-3,82oC.
2. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran terendah sebesar 48,85 kJ/kg, dan
tertinggi sebesar 55,82 kJ/kg, rata-rata sebesar 52,68 kJ/kg.
3. Kalor per satuan massa refrigeran yang diserap evaporator terendah sebesar 153,52
kJ/kg, dan tertinggi yang diserap evaporator sebesar 167,47 kJ/kg, rata-rata sebesar
161,10 kJ/kg.
4. Kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor terendah sebesar 204,69
7. Efisiensi mesin AC mobil terendah sebesar 45,71%, tertinggi sebesar 52,11%, rata-rata
sebesar 49,43%.
8. Laju aliran massa terendah adalah 0,02 kg/s, tertinggi sebesar 0,02 kg/s, rata-rata
sebesar 0,02 kg/s.
6.2 Saran.
Beberapa saran yang dapat disampaikan terkait dengan penelitian ini :
1. Pengaturan kopling magnet sebaiknya dilakukan secara otomatis. Agar supaya bila
suhu pada ruang kabin sudah tercapai (21oC), kopling magnet dapat secara otomatis
memutus aliran listrik pada kompresor, dan pada saat suhu ruang kabin mulai naik
(23oC), kopling magnet dapat secara otomatis akan menghubungkan aliran listrik pada
kompresor.
2. Waktu pengambilan data sebaiknya tidak terlalu lama, cukup membutuhkan waktu
sekitar 50 menit karena sudah stabil.
3. Pengambilan data sebaiknya menggunakan arduino supaya lebih teliti dalam
pengambilan data.
4. Pengaturan rpm kompresor sebaiknya dengan menggunakan perubahan frekuensi
listrik supaya rpm yang dihasilkan lebih akurat dan tidak membutuhkan waktu yang
lama dalam mengubah rpm kompresor.
5. Sebelum memulai pengambilan data sebaiknya cek dulu alat yang akan di gunakan
DAFTAR PUSTAKA
Amna Citra Farhani., 2007, meneliti tentang penggantian R12 dengan R22 pada mesin
pendingin.
Maclaine, I.L., 2004, Usage and risk hydrocarbon refrigerants in motor cars for Australia
and the United States, Sydney.
Marindho, D.C., 2014, Pengujian Kinerja HFC-134a Refrigerant pada AC Mobil Sistem
(Percobaan Statis) dengan Variasi Kecepatan Motor, Kudus.
Yuswandi, A., 2007, Pengujian Unjuk Kerja Sistem AC Mobil Statik Eksperimen
Menggunakan Refrigeran CFC-12 dan HFC-134a Dengan Variasi Putaran
