DAFTAR ISI. KATA PENGANTAR... i. ABSTRAK... iv. DAFTAR ISI... vi. DAFTAR GAMBAR... xi. DAFTAR GRAFIK...xiii. DAFTAR TABEL... xv. NOMENCLATURE...

(1)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS vi

DAFTAR ISI

JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR GRAFIK...xiii

DAFTAR TABEL ... xv

NOMENCLATURE ... xvi

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 5

1.3. Batasan Masalah ... 6

1.4. Tujuan Penelitian ... 7

1.5. Manfaat Penelitian...8

1.6. Metode Penelitian ... ...8

1.7. Sistematika Penulisan ... .9

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Penelitian-Penelitian Terdahulu ... 11

2.2. Mekanisme Perpindahan Panas ... 20

(2)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS vii

2.2.1. Perpindahan Panas Konduksi...21

2.2.2. Perpindahan Panas Radiasi...22

2.2.3. Perpindahan Panas Konveksi...23

2.2.3.1. Perpindahan Panas Konveksi Bebas...25

2.4. Mekanisme Perpindahan Panas Kondensor ... 29

2.4.1. Perpindahan Panas Dalam Enclosure ... 29

2.4.2. Perpindahan Panas Pada Pelat Datar Vertikal ... 32

2.4.3. Effectiveness ... 35

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. Variabel Penelitian ... 38

3.2. Instalasi Percobaan ... 41

3.3. Karakteristik Fluida Kerja...43

3.4. Spesifikasi Alat Ukur...45

3.5. Prosedure Eksperimen...49

3.6. Parameter Percobaan ………50

3.7. Prosedure Penelitian...51

3.8. Flowchart Eksperimen...52

3.9. Flowchart Perhitungan...54

BAB 4 ANALISA DAN DISKUSI 4.1. Data Hasil Percobaan ... 56

4.2. Contoh Perhitungan ... 59

4.2.1. Perhitungan Sistem Refrigerasi...60

4.3. Analisa Dan Evaluasi Grafik ... 64

(3)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS viii

4.3.1. Pengaruh Perubahan Gap Ratio (S/D) ... 64

A. Analisa Sistem Refrigerasi Terhadap Kerja Kompresor ... 64

B. Terhadap Laju Perpindahan Panas Evaporator...66

C. Terhadap Coefficient Of Performance ( COP )………67

D. Terhadap Temperatur Tube Kondensor...68

E. Terhadap Laju Perpindahan Panas Kondensor...70

F. Terhadap Temperatur Pelat...71

G. Terhadap Laju Perpindahan Panas Pelat...72

H. Rayleigh Number...…...74

I. Nusselt Number...………...75

J. Koefisien Konveksi rata – rata....……….………...77

K. Grafik ε = f(S/D)………....……….78

4.3.2. Pengaruh Perubahan Panjang Pipa Kapiler...79

A. Analisa Sistem Refrigerasi Terhadap Kerja Kompresor ... 79

B. Terhadap Laju Perpindahan Panas Evaporator ...81

C. Terhadap Coefficient Of Performance ( COP )………82

D. Terhadap Temperatur Tube Kondensor...83

E. Terhadap Laju Perpindahan Panas Kondensor...84

F. Terhadap Laju Perpindahan Panas Pelat...85

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 86

DAFTAR PUSTAKA ... 88

(4)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS ix

LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA PERCOBAAN

Tabel A-1. Data percobaan pipa kapiler 2.5 m ... 89

Tabel A-2. Data percobaan pipa kapiler 3.0 m ... 90

Tabel A-3. Data percobaan pipa kapiler 3.5 m ... 91

LAMPIRAN B PROPERTIS DATA Tabel B-1. Properties data untuk pipa kapiler 2.5 m ... 92

Tabel B-2. Properties data untuk pipa kapiler 3.0 m ... 93

Tabel B-3. Properties data untuk pipa kapiler 3.5 m ... 94

LAMPIRAN C PERHITUNGAN DATA Tabel C-1. Perhitungan data untuk pipa kapiler 2.5 m ... 95

Tabel C-2. Perhitungan data untuk pipa kapiler 3.0 m ... 95

Tabel C-3. Perhitungan data untuk pipa kapiler 3.5 m ... 96

LAMPIRAN D DISTRIBUSI TEMPERATUR PELAT Grafik D-1. Distribusi Temperatur pelat untuk pipa kapiler 2.5 m...97

Grafik D-2. Distribusi Temperatur pelat untuk pipa kapiler 3.0 m...99

Grafik D-3. Distribusi Temperatur pelat untuk pipa kapiler 3.5 m...101

Grafik D-4. Temperatur pelat rata-rata= f(S/D)...103

(5)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS x

LAMPIRAN E

DISTRIBUSI TEMPERATUR TUBE

Grafik E-1. Distribusi Temperatur Tube untuk pipa kapiler 2.5 m...104

Grafik E-4. Grafik Ttube,rerata = f(S/D)...110

Grafik E-5. Grafik Ttube,rerata = f(panjang pipa kapiler)...110

Tabel E-6. Tabel pipa kapiler...111

Tabel E-7. Tabel Properties Refrigeran R-12...112

Tabel E-8. Parameter Percobaan... 114

Tabel E-9. Properties udara pada tekanan atmosfer...115

LAMPIRAN F DIAGRAM P-h Grafik F-1. Grafik P-h Diagram dengan variasi pipa kapiler...116

Grafik F-2. Grafik P-h Diagram untuk panjang pipa kapiler 2.5m...117

Tabel F-5. Variabel Penelitian...120

Lampiran F-6. Perhitungan Perancangan Sistem Refrigerasi...128

BIOGRAFI PENULIS...131

(6)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana...1

Gambar 1.2. Model Proses Siklus Kompresi Uap Sederhana ... 2

Gambar 1.3. Susunan Wire and Tube Standart ... 3

Gmabar 1.4. Refrigerator Model Sekarang………...4

Gambar 1.5. Model Alat penukar panas yang diuji...5

Gambar 2.1. Model CRCP milik Conroy & Mumma. ... 11

Gambar 2.2. Kontur Temperatur dalam Sistem Enclosure ... 12

Gambar 2.3. Vertikal Enclosure milik Ahmed dan Yovanovich. ... 16

Gambar 2.4. Conduction, convection, and radiation heat transfer modes ... 21

Gambar 2.5. Gradien temperatur perpindahan panas konduksi satu dimensi ... 21

Gambar 2.6. Lokal and total convection heat transfer ... 23

Gambar 2.7. Lapisan batas pada bidang vertikal dipanaskan... 25

Gambar 2.8. Konveksi bebas dalam rongga persegi. ... 29

Gambar 2.9. Aliran fluida dalam enclosure rongga horizontal ... 30

Gambar 2.10. Sirkulasi fluida dalam rongga vertikal ... 31

Gambar 2.11. Garis Temperatur pada Enclosure ... 31

Gambar 2.12. Perpindahan panas total melalui pelat... 32

Gambar 2.13. Perpindahan panas melalui pelat datar...33

Gambar 2.14. Control volume penukar panas...37

(7)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS xii

Gambar 3.1. Skema instalasi peralatan pengujian sistem refrigerasi ... 41

Gambar 3.2. Instalasi pengujian ... 42

Gambar 3.3. Skema penempatan termokopel pada kondensor ... 43

Gambar 3.4. Digital thermometer display ... 46

Gambar 4.1. Skema model proses sistem pendingin pada variasi gap rasio untuk panjang pipa kapiler 3 m...65

Gambar 4.2. Fenomena aliran udara disekitar tube kondensor ... 69

Gambar 4.3. Fenomena aliran enclosure...70

Gambar 4.4. Fenomena aliran dalam enclosure...73

Gambar 4.5. Diagram P-V ... 80

Gambar 4.6. Skema model proses sistem pendingin pada variasi panjang pipa kapiler...81

(8)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS xiii

DAFTAR GRAFIK

Grafik 2.1. Grafik fungsi temperatur terhadap tinggi box pada sistem

enclosure...12

Grafik 2.2. Grafik fungsi Nusselt Number terhadap tinggi box pada sistem enclosure...13

Grafik 2.3. Grafik kecepatan rata-rata terhadap lebar box dalam sistem enclosure...14

Grafik 2.4. Rasio Nu/ Ra¹^/⁴ sebagai fungsi dari rasio jarak (S/D)...16

Grafik 2.5. Grafik Nu = f(Ra) dengan 3 letak heater...17

Grafik 2.6. Grafik hubungan antara Effisiensi Overall fungsi Gap Ratio...18

Grafik 2.7. Grafik hubungan antara Effisiensi Overall fungsi Gap Ratio...20

Grafik 4.1. Grafik Distribusi temperatur pelat...61

Grafik 4.2. Grafik W_comp_. = f(S/D)...64

Grafik 4.3. Grafik Qevap. = f(S/D)...66

Grafik 4.4. Grafik COP= f(S/D)...67

Grafik 4.5. Grafik Ttube = f(S/D)...68

Grafik 4.6. Qkond = f(S/D)...70

Grafik 4.7. Grafik Tp = f(S/D)………..71

Grafik 4.8. Grafik Qpelat = f(S/D)...72

(9)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS xiv

Grafik 4.9. Grafik Wcomp.= f (Panjang pipa kapiler)...74

Grafik 4.10. Grafik Q_evap Ttube = f (Panjang pipa kapiler)...75

Grafik 4.11. Grafik COP = f (Panjang pipa kapiler)...77

Grafik 4.12. Grafik = f (Panjang pipa kapiler)...78

Grafik 4.13. Grafik Qkond. = f(Panjang pipa kapiler)...79

Grafik 4.14. Grafik Qpelat ) / (S D f Ra = = f(Panjang pipa kapiler)...81

Grafik 4.15. Grafik ……….82

Grafik 4.16. Grafik Nu= f(S/D)………....83

Grafik 4.17. Grafik h = f(S/D)………..84

Grafik 4.18. Grafik ε = f(S/D)………...85

(10)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Parameter Bebas ... 38 Tabel 3.2. Parameter Percobaan...50 Tabel 3.3. Urutan perubahan parameter pada eksperimen ... 51

(11)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS xvi

NOMENCLATURE

ρ = Densitas fluida (kg/m³

α

)

= Diffusivitas

ε = Effectiviness

β = Koefisien ekspansi volumetrik (K^-1 V

)

= Laju alir volume (L/s) m = Mass flow rate (kg/s)

δ = Tebal boundary layer

∞1

T = Temperatur udara di dalam enclosure (^o

∞2

T

C)

= Temperatur udara ruangan (^o µ

C)

υf

= Viskositas dinamik

= Volume spesifik fluida (L/kg)

ν = Viskositas kinematik

Ap = Luas pelat dinding konveksi (m²)

C = Kapasitas panas

Cp = Koefisien perpindahan panas specifik (kJ/kg.K)

D = Diameter tube (m)

g = gaya gravitasi (m/s²)

Gr = Grashoff number

h = Koefisien perpindahan panas konveksi (W/m².K)

H = Tinggi enclosure (m)

(12)

DAFTAR ISI

Teknik Mesin FTI – ITS xvii

hi = entalphy inlet (kJ/kg) h_o = entalphy outlet (kJ/kg)

k = konduktivitas udara (W/m.K)

L = Jarak antara tube (m)

Nu = Nusselt number

P = Tekanan (kPa)

Pr = Prandlt number

q = laju perpindahan panas (W)

Ra = Rayleigh number

S = Jarak antara dinding adiabatis dengan dinding konveksi (m)

T = Temperatur (^oC)

W = Lebar enclosure (m)