COP dan efisiensi showcase dengan panjang pipa kapiler 225 CM dan daya kompresor 0,5 HP

COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAN PANJANG PIPA

KAPILER 225 CM DAN DAYA KOMPRESOR 0,5 HP

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh

ALBERTUS AGUNG YOGA SATRIA NIM : 105214062

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

COP AND SHOWCASE EFFICIENCY WITH 225 CM

CAPILLARY LENGTH AND 0,5 HP COMPRESSOR POWER

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering Mechanical Engineering Study Program

Mechanical Engineering Department

By

ALBERTUS AGUNG YOGA SATRIA Student Number : 105214062

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI

SANATA DHARMA UNIVERSITY

COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAN

PANJAI\G

PIPA

KAPTLER 225 CM DAN

DAYA

KOMPRESOR 0,5 HP

Disusun oleh

ALBERTUS AGI,ING YOGA SATRIA

NIM:

rc5?l4062

Telah disetujui oleh

Dosen Pembimbing Skripsi

ilt

COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAN PANJANG PIPA

KAPILER 225

CM

DAN

DAYA

KOMPRESOR 0,5 Hp

Dpersiapkan dan disusun oleh :

NAMA

: ALBERTUS AGUNG YOGA SATRIA

NIM

:105214062

Telah diperahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal l0 November 2014

Susunan Dewan Penguji Nama Lengkap

Wibowo Kusbandono, S.T., M.T.

Prasetyadi, S.Si., M.Si.

Ir. PK. Purwadi, M.T.

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan

unhrk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta, l0 Novernber 2Al4

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Dekan,

Tanda Tangan

,Oeyvl,-Ketua

Sekretaris

Anggota

IV

PERNYATAAN

KEASLIAN

KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan

di suatu

Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan sayajuga 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.

LEMBAR PERNYATAAN

PERSETUJUAN

PUBLIKAST

KARYA

ILMIAH

UNTUK KEPBNTINGAN

AKADBMIS

Yang bertanda

Dharma:

Nama

:

Nomor

Mahasiswa

:

tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata

Albertus Agung Yoga Satria

1052t4a62

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perp'ustakaan

Universitas Sanata Dharma karya iimiah yang berjudul :

COP dan Efisiensi Showcase dengan Panjang Pipa Kapiler 225 cm dan Daya

Kompresor 0,5 HP

Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian

ini

saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma

hak

untuk

menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media

lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun

memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 16 Agustus 2014 Yang meny

vii

ABSTRAK

Saat ini showcase sangat berperan dalam kehidupan masyarakat. Showcase dipergunakan untuk mendinginkan minuman seperti soft drink, minuman kaleng, dan minuman berenergi tanpa membekukan cairan didalam kemasannya. Tujuan penelitian ini adalah : (a) membuat showcase dengan siklus kompresi uap (b) mengetahui kalor yang dihisap evaporator persatuan massa refrigeran (c) mengetahui kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (d) mengetahui kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran (e) mengetahui koefisien prestasi aktual (f) mengetahui koefisien prestasi ideal (g) mengetahui efisiensi showcase.

Showcase yang dipergunakan dalam penelitian merupakan showcase dengan siklus kompresi uap standar dan dengan panjang pipa kapiler 225 cm. Kompresor yang digunakan merupakan kompresor hermatik dengan daya 0,5 HP. Data yang diperoleh dari penelitian adalah suhu dan tekanan. Nilai-nilai entalpi diambil dari P-h diagram berdasarkan dari data suhu dan tekanan. Untuk perhitungan kalor yang diserap evaporator, kalor yang dilepas kondensor, kerja yang dilakukan kompresor, COPaktual, COPideal, dan efisiensi showcase didasarkan

dari nilai-nilai entalpi yang telah diperoleh.

Hasil penelitian memberikan beberapa kesimpulan (a) Showcase sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik (b) kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Qin = 190,3 kJ/kg dan berada

pada kondisi stabil dengan nilai 191 kJ/kg (c) kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Qout = 261 kJ/kg dan berada pada

kondisi stabil dengan nilai 242 kJ/kg (d) kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran mempunyai rata-rata Win = 50,7 kJ/kg dan berada pada

kondisi stabil dengan nilai 51 kJ/kg (e) koefisien prestasi aktual showcase mempunyai rata-rata COPaktual = 3,8 dan berada pada kondisi stabil dengan nilai

3,7 (f) koefisien prestasi ideal showcase mempunyai rata-rata COPideal = 4,4 dan

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

serta limpahan rahmat-Nya, sehingga penyusunan Skripsi yang berjudul “COP

dan Efisiensi Showcase dengan Panjang Pipa Kapiler 225 cm dan Daya

Kompresor 0,5 HP” dapat diselesaikan dengan baik.

Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan Skripsi ini banyak

mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai

pihak dan berkah dari Tuhan Yang Maha Esa, kendala-kendala yang dihadapi

tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan

penghargaan kepada :

1. Drs. Johanes Eka Priyatma, M.Sc., Ph.D. selaku Rektor Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta.

2. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si.,M.Sc. selaku Dekan FST Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Ir. PK. Purwadi, MT 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

berharga kepada penulis selama menyusun Skripsi.

4. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu

pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan menyelesaikan

5.

Rekan-rekan Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin yang telah banyak

memberikan masukan kepada penulis

baik

selama dalam mengikuti

perkuliahan maupun dalam penulisan Skripsi ini.

6.

Andreas Suwarto dan Swi Suprapti Ningsih selaku orang tua, yang sangat

banyak memberikan bantuan moril, material, arahan, dan selalu mendoakan

keberhasilan dan keselamatan selama menempuh pendidikan.

7.

Semua pihak yang

tidak

dapat penulis sebut satu persatu yang telah

membantu dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini

masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan

masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.

Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, 16

x

DAFTAR ISI

Hal

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

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Manfaat ... 3

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Mesin Pendingin ... 4

xi

2.2.1 Bagian Utama Showcase ... 5

2.2.2 Sistem Kompresi Uap Pada Mesin Pendingin 2.2.3 Siklus Kompresi Uap ... 12

... 13

2.2.4 Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin ... 17

2.3 Tinjauan Pustaka ... 19

BAB III 3.1 Persiapan Alat ... 22

3.1.1 Komponen Utama Pembuatan Showcase ... 22

3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase ... 26

3.2 Pembuatan Showcase ... 32

3.2.1 Proses Pembuatan Showcase ... 32

3.2.2 Proses Pemetilan dan Pemvakuman ... 39

3.2.3 Proses Pengisian Refrigeran ... 40

BAB IV METODE PENELITIAN ... 42

4.1 Obyek yang Diteliti ... 42

4.2 Skematik Alat Penelitian ... 43

4.3 Alat Bantu Penelitian ... 44

4.4 Alur Penelitian ... 45

4.5 Cara mendapatkan data ... 46

4.6 Cara mengolah data dan pembahasan ... 47

4.7 Cara mendapatkan kesimpulan ... 48

BAB V HASIL PENELIIAN DAN PEMBAHASAN ... 49

xii

5.2 Perhitungan ... 51

5.3 Pembahasan ... 60

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 63

6.1 Kesimpulan ... 63

6.2 Saran ... 64

DAFTAR PUSTAKA ... 65

xiii

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 4.1 Tabel pengisian data ... 46

Tabel 5.1 Nilai tekanan, suhu refrigeran masuk kompresor

dan keluar kondensor

... 49

Tabel 5.2 Nilai Entalpi, Suhu Refrigeran Kondensor dan

Evaporator

... 50

Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran

yang diserap evaporator

... 51

Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran

yang dilepas kondensor

... 53

Tabel 5.5 Hasil perhitungan kerja kompresor persatuan

massa refrigerant

... 55

Tabel 5.6 Hasil perhitungan koefisien prestasi aktual

(COPaktual)

... 56

Tabel 5.7 Koefisien prestasi ideal (COPideal) ... 58

xiv

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Showcase ... 5

Gambar 2.2 Refrigeran jenis R-134 a _... 7

Gambar 2.3 Kompresor Hermatik ... 9

Gambar 2.4 Evaporator ... 10

Gambar 2.5 Kondensor U, dengan 10 U ... 11

Gambar 2.6 Filter ... 11

Gambar 2.7 Pipa Kapiler ... 12

Gambar 2.8 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap _... 13

Gambar 2.9 Diagram P-h ... 14

Gambar 2.10 Diagram T-s ... 15

Gambar 3.1 Kompresor jenis Hermatik ... 22

Gambar 3.2 Kondensor U ... 23

Gambar 3.3 Pipa kapiler ... 24

Gambar 3.4 Evaporator ... 25

Gambar 3.5 Filter ... 25

Gambar 3.6 Refrigeran ... 26

Gambar 3.7 Tube cutter ... 27

Gambar 3.8 Pelebar pipa ... 27

Gambar 3.9 Fan _... 28

xv

Gambar 3.11 Alat las tembaga ... 29

Gambar 3.12 Bahan las dan borak ... 30

Gambar 3.13 Pentil ... 30

Gambar 3.14 Metil ... 31

Gambar 3.15 Thermostat _... 31

Gambar 3.16 Pompa vakum ... 32

Gambar 3.17 Kerangka Showcase ... 33

Gambar 3.18 Pemasangan kompresor pada kerangka showcase ... 33

Gambar 3.19 Pemasangan kondensor ... 34

Gambar 3.20 Pemasangan Evaporator ... 34

Gambar 3.21 _{Pengelasan antara kompresor dengan kondensor ...} 35

Gambar 3.22 Pemasangan pipa kapiler _... 35

Gambar 3.23 Pemasangan manifold gauge ... 36

Gambar 3.24 Pemasangan manifold gauge _... 36

Gambar 3.25 Pemasangan Thermostat ... 37

Gambar 3.26 Pemasangan pentil _... 37

Gambar 3.27 Pengelasan potogan pipa kapiler _... 38

Gambar 3.28 Pemasangan blower ... 38

Gambar 4.1 Showcase ... 42

Gambar 4.2 Skematik showcase ... 43

Gambar 4.3 Termokopel dan penampil suhu digital _... 44

xvi

Gambar 4.5 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin

pendingin

... 45

Gambar 4.6 Penggunaan diagram P-h ... 47

Gambar 5.1 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator ... 52

Gambar 5.2 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor ... 54

Gambar 5.3 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran ... 55

Gambar 5.4 Koefisien prestasi aktual showcase ... 57

Gambar 5.5 Koefisien prestasi ideal showcase ... 58

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kebutuhan akan teknologi pada jaman modern ini semakin meningkat seiring

dengan meningkatnya taraf hidup. Mesin pendingin merupakan alat yang saat ini

tidak asing lagi dan dapat ditemui di setiap tempat. Seperti yang dapat kita jumpai

di dalam rumah tangga, di tempat-tempat perbelanjaan, di alat-alat transportasi,

dan lain-lain. Terdapat beberapa macam jenis mesin pendingin apabila dilihat dari

fungsinya. Ada yang berfungsi untuk membekukan, mendinginkan, dan ada yang

berfungsi untuk pengkondisian udara. Dan sebagian besar, mesin pendingin

menggunakan siklus kompresi uap. Beberapa contoh mesin pendingin yng

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, water chiller, dan lain sebagainya.

Pada skripsi ini akan dibahas cara pembuatan showcase dan karakteristik dari

showcase yang dibuat. Showcase di pergunakan untuk mendinginkan minuman

kemasan seperti : soft drink, minuman kaleng, minuman berenergi, yang dapat

kita jumpai di tempat-tempat perbelanjaan, rumah sakit, stasiun, kantin sekolah,

serta tempat-tempat lain yang kebanyakan berada di tempat yang ramai yang

dikunjungi banyak orang. Showcase menggunakan blower yang digunakan untuk

Dengan latar belakang tersebut, penulis berkeinginan untuk mempelajari,

memahami, serta mengenal unjuk kerja dari showcase. Cara yang dilakukan adalah membuat serta meneliti mesin pendingin showcase yang dibuat.

1.2. Tujuan

Tujuan pengujian showcase adalah :

a. Membuat showcase dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk mendinginkan minuman.

b. Mengetahui karakteristik showcase yang dibuat : - Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Qin)

- Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Qout)

- Menghitung kerja kompresor (Win)

- Menghitung COPaktual dan COPideal

- Menghitung efisiensi

1.3. Batasan Masalah

Batasan-batasan dalam pembuatan mesin pendingin showcase ini adalah : a. Daya kompresor yang dipergunakan sebesar 0,5 HP.

b. Refrigeran yang digunakan pada showcase adalah R134a.

c. Panjang pipa kapiler yang digunakan sebesar 225 cm, diameter 0,028 inchi ,

d. Kondensor dan evaporator yang dipergunakan memiliki ukuran yang sama

sesuai dengan kondensor dan evaporator showcase yang menggunakan daya

kompresor 0,5 HP.

e. Memiliki tambahan alat yaitu filter.

1.4. Manfaat

Manfaat yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan pada mesin pendingin

showcase ini adalah :

a. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan melakukan penelitian

tentang showcase.

b. Dapat memberikan gagasan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk mendinginkan atau

peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas 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 (proses isentalpi), 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 udara di luar mesin pendingin. Kalor berpindah dari

kondensor ke udara sekelilingnya sehingga suhunya turun mencapai suhu

kondensasi (pengembunan) dan wujudnya berubah menjadi cair. Refrigeran yang

Refrigeran kemudian memasuki pipa 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, refrigeran kembali dihisap oleh

kompresor dan siklus berulang kembali dari awal.

2.2 Showcase

2.2.1. Bagian Utama Showcase

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

Gambar 2.1 Showcase

Showcase tersusun atas beberapa komponen utama : refrigeran,

kompresor, evaporator, kondensor, filter, dan pipa kapiler.

a. Bahan Mesin Pendingin (Refrigeran)

Fluida kerja yang dipergunakan dalam mesin pendingin disebut refrigeran.

Refrigeran adalah 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 ke

dalam keluarga chlorinated fluorocarbons. Pada penelitian ini refrigeran yang

kondensor evaporator

kompresor

digunakan adalah jenis R-134 a. Beberapa syarat dari bahan pendingin yang dapat

dipergunakan untuk keperluan proses pendinginan antara lain :

 Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.

 Ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon

 Umur hidup di udara pendek

 Tidak memberikan efek pemanasan global.

 Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak

pelumas dan sebagainya.

 Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem

pendingin.

 Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana

maupun dengan alat detektor kobocoran.

 Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

 Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.

b. Kompresor

Kompresor adalah suatu alat yang berfungsi untuk menaikkan tekanan. Sebagai

akibat kenaikan tekanan, suhu refrigeran juga ikut naik. Kompresor yang sering

dipakai pada mesin pendingin adalah jenis kompresor Hermatik (Hermatic Compressor). Kompresor ini digerakan langsung oleh motor listrik dengan komponen mekanik dan berada dalam satu wadah tertutup. Kompresor hermatik

dapat bekerja dengan prinsip reciprocating maupun rotary, posisi porosnya bisa vertikal maupun horizontal. Faktor lain penggunaan kompresor hermatik 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 hermatik ada beberapa keuntugan

dan kerugian, yang dimilikinya.

1. Keuntungan :

a. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran bahan

refrijerasi.

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.

Gambar 2.3 Kompresor Hermatik

c. Evaporator

Evaporator merupakan salah satu komponen utama dari sistem pendinginan,

yang di dalamnya mengalir suatu cairan refrigeran yang berfungsi sebagai

penyerap panas dari produk yang didinginkan dengan cara merubah fase dari cair

menjadi gas. Proses penguapan memerlukan panas, panas 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 refrijeran keculi ammonia.

Tembaga akan larut oleh ammonia murni, alumunium dan magnesium akan

berkarat dengan cepat jika digunakan untuk methyl-klorida jika di dalamnya

adalah jenis pipa dengan plat datar atau plate, pipa-pipa, dan pipa dengan

sirip-sirip.

Gambar 2.4 Evaporator

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, panas dikeluarkan kondensor ke udara melalui

rusuk-rusuk kondensor. Sebagai akibat dari kehilangan panas, 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

Gambar 2.5 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 10-20 mm, sedangkan

panjangnya tak kurang dari 8-15 mm, di dalam tabung tersebut terdapat penyaring

atau filter.

f. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah yang berfungsi untuk menurunkan tekanan. Pipa kapiler

merupakan suatu pipa pada mesin pendingin dengan ukuran diameter berkisar

antara 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-katup lain,

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 terdapat alat penutup apa-apa, dengan demikian kompresor

dapat bekerja lebih ringan.

Gambar 2.7 Pipa Kapiler

2.2.2. Sistem Kompresi Uap Pada Mesin Pendingin

Sistem refrigerasi uap atau kompresi uap merupakan jenis mesin

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 tersebuttekanannya 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 2.8.

Siklus kompresi uap pada diagram P-h tersaji pada Gambar 2.9, dan pada diagram

T-s tersaji pada Gambar 2.10.

Gambar 2.8 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap

1

2 3

4

Sisi tekanan tinggi

Sisi tekanan rendah

Keterangan :

a. Qin : kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran

b. Kompresor

c. Qout : kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran

d. Katup ekspansi atau pipa kapiler

e. Filter

Gambar 2.9 Diagram P-h P

P2

P1

h3 = h4 h1 h2

Qout

Qin

h 3 3a

4

2a

Win

1

2

Gambar 2.10 Diagram T-s

Proses kompresi uap pada diagram P-h dan T-s meliputi proses : kompresi,

penurunan suhu dan pengembunan, proses penurunan tekanan dan proses

penguapan.

 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.

 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

3a

2

2a

Win

1

Qin

Qout

4

 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).

 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.

 Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan berlangsung pada entalpi

yang tetap. Kondisi refrigeran berubah bentuk dari fase cair menjadi fase

campuran antara cair dan gas. Akibat penurunan tekanan, suhu refrigeran juga

mengalami proses penurunan.

 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.

 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

2.2.4. Perhitungan Karakteristik Showcase

Dengan melihat siklus kompresi uap pada diagram P-h yang tersaji pada

Gambar 2.9, maka dapat dihitung besarnya : (a) kerja kompresor per satuan massa

(b) kalor yang dilepas kondensor per satuan massa (c) kalor yang diserap

evaporator per satuan massa (d) COP mesin showcase, dan (e) efisiensi mesin

showcase.

a. Kerja kompresor per satuan 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)

h3 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari 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 enthalpi refrigeran 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= = ...(2.4)

pada Persamaan (2.4) :

Qin : Kalor yang diserap evaporator persatuan massa.

e. COP ideal mesin pendingin

COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin,

dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :

COPideal = Te / (Tc – Te ) ...(2.5)

pada Persamaan (2.5) :

COPideal: koefisien prestasi maksimum showcase

Te : suhu evaporator, K

Tc : suhu kondensor, K

f. Efisiensi mesin pendingin

Efisiensi mesin pendingin dapat dihitung dengan Persamaan (2.6) :

η =

...(2.6)

pada Persamaan (2.6) :

η : efisiensi mesin pendingin

COPaktual : koefisien prestasi showcase

COPideal : koefisien prestasi maksimum showcase

2.3 Tinjauan Pustaka

Dendi Dwinanda (2003) melakukan penelitian tentang analisis pengaruh

bentuk lekukan pipa kapiler pada refrigerator. Diperoleh kesimpulan bahwa

bentuk lekukan pada pipa kapiler mempengaruhi besar kecilnya suhu di dalam

evaporator, dan juga terbukti bahwa yang menghasilkan suhu dingin terendah dan

Ekadewi Anggraini Handoyo dan Agus Lukito (2002) melakukan

penelitian tentang pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada suction line terhadap kinerja mesin pendingin. Diperoleh kesimpulan bahwa COP mesin pendingin

menurun saat temperatur ruangan beban makin rendah, COP mesin pendingin

meningkat jika pipa kapiler dililitkan pada suction line, dan waktu pendinginan

tidak berubah jika pipa kapiler dililitkan pada line suction.

Komang Metty Trisna Negara, Hendra Wijaksana, Nengah Suarnadwipa,

dan Made Sucipta (2010) melakukan analisa tentang performansi sistem

pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan

penerapan metode Cooled Energy Storage (CES) yang ditempatkan pada sebuah box. Cooled Energy Storage yaitu merupakan modifikasi sebagai pengganti dari fungsi evaporator pada sistem AC. Modifikasi ini dilakukan dengan tujuan untuk

menghemat penggunaan energi listrik sebagai akibat penggunaan AC yang

semakin meningkat. Pada modifikasi ini, fungsi AC digabungkan dengan AHU

dengan memanfaatkan fungsi evaporator sebagai sumber pendinginannya, dimana

evaporator dimasukkan kedalam box yang telah diisi air dengan volume 0,072 m³.

Dengan menggunakan pompa, air dingin tersebut dialirkan ke AHU, selanjutnya

dimanfaatkan sebagai pendingin ruangan. Pengujian dilakukan dengan

membandingkan dua cara pengoperasian. Pertama, sistem AC dan AHU

dioperasikan secara bersamaan, sedangkan cara kedua sistem AC dioperasikan

untuk mendinginkan air di box CES sampai mencapai suhu yang hampir sama

seperti pada saat cara pertama. Selanjutnya, sistem AC dimatikan dan AHU

pertama yaitu temperatur air di box CES mencapai sekitar 0,9ºC dalam waktu

pengujian selama 1 jam (dengan interval pencatatan data setiap 10 menit),

sedangkan temperatur ruangan mencapai 12,9ºC dan penggunaan daya listriknya

mencapai 0,8650 kWh. Pada cara kedua, temperatur air di box CES mencapai

sekitar 0,5ºC pada selang waktu pengujian selama 30 menit. Setelah AC

dimatikan dan AHU dioperasikan, ruangan hanya mampu didinginkan mencapai

temperatur 17,8ºC dalam waktu 30 menit. Tetapi, temperatur air di box CES

mencapai 16,5ºC pada 10 menit pertama dan terjadi peningkatan yang sangat kecil

pada menit-menit berikutnya. Penggunaan daya listrik dengan cara yang kedua ini

menunjukkan terjadinya penghematan sebesar 0,4201 kWh dibandingkan dengan

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1 Persiapan Alat

3.1.1 Komponen Utama Pembuatan Showcase

a. Kompresor :

Kompresor merupakan komponen utama pada mesin pendingin yang

berfungsi untuk menaikkan tekanan, dan sebagai akibat dari kenaikan tekanan

tersebut, suhu refrigeran pada mesin pendingin juga ikut naik. Gambar 3.1

memperlihatkan kompresor yang digunakan dalam pembuatan showcase :

Gambar 3.1 Kompresor jenis Hermatik

Jenis kompresor : Hermetic Refrigeration

Seri kompressor : Model Samsung SD152Q-L1U2

Voltase : 220 V

b. Kondensor

Kondensor merupakan suatu alat yang berfungsi untuk menurunkan suhu dan

merubah fase refrigeran dari fase gas menjadi cair. Dalam pembuatan showcase

ini menggunakan kondensor berjenis U. Gambar 3.2 menyajikan kondensor yang

dipergunakan :

Gambar 3.2 Kondensor U

Panjang pipa : 12 m

Diameter pipa : 5 mm

Bahan pipa : Baja

Bahan sirip : Baja

Diameter sirip : 2 mm

jarak antar sirip : 4,5 mm

Jumlah sirip : 110 buah

c. Pipa kapiler

Pipa kapiler merupakan alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan, dari

tekanan tinggi ke tekanan rendah. Menurunnya tekanan terjadi karena diameter

pipa kapiler kecil. Gambar 3.3 menyajikan gambar pipa kapiler yang

dipergunakan :

Gambar 3.3 Pipa kapiler

Panjang pipa kapiler : 225 cm

Diameter pipa kapiler : 0,028 inchi

Bahan pipa kapiler : Tembaga

d. Evaporator

Evaporator digunakan untuk menguapkan refrigeran, yaitu untuk merubah fase

dari cair menjadi gas. Proses perubahan fase dari cair menjadi gas ini memerlukan

kalor yang diambil dari lingkungan evaporator tersebut. Dalam pembuatan

Gambar 3.4 Evaporator

e. Filter

Filter merupakan alat yang digunakan untuk menyaring kotoran misalnya

korosi, serbuk-serbuk sisa pemotongan, atau uap air, agar tidak terjadi

penyumbatan pada pipa kapiler. Penggunaan filter pada pembuatan showcase

(Gambar 3.5) dengan ukuran panjang 90 mm dan diameter 19,4 mm.

f. Refrigeran

Adalah sejenis gas yang digunakan sebagai bahan pendingin. Penggunaan

refrigeran pada pembuatan showcase mempergunakan jenis R-134a (Gambar

3.6).

Gambar 3.6 Refrigeran

3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase

a. Tube cutter (Pemotong pipa)

Yaitu merupakan alat pemotong pipa tembaga, agar hasil potongan bisa rata

serta dapat mempermudah pengelasan pada proses pembuatan showcase (Gambar

Gambar 3.7 Tube cutter

b. Tube expander (Pelebar pipa)

Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan atau melebarkan pada ujung

pipa tembaga agar dapat disambungkan dengan pipa yang lain (Gambar 3.8).

c. Fan

Fan merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mensirkulasikan suhu dingin

dari evaporator ke seluruh ruangan showcase. Gambar 3.9 menyajikan fan yang

digunakan dalam pembuatan showcase.

Gambar 3.9 Fan

d. Manifold gauge

Manifold gauge merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan

refrigeran dalam sistem pendinginan, baik dalam saat pengisian refrigeran

maupun pada saat showcase beroperasi. Pengukuran tekanan yang terlihat dalam

manifold gauge adalah tekanan evaporator atau tekanan hisap kompresor, dan

Gambar 3.10 Manifold gauge

e. Alat las tembaga

Yaitu alat yang digunakan pada proses pengelasan, dan juga dibutuhkan pada

proses menambal, menyambung, atau melepaskan sambungan pipa tembaga pada

sistem pendinginan showcase (Gambar 3.11).

Gambar 3.11 Alat las tembaga

f. Bahan las

Bahan las yang digunakan dalam penyambungan pipa kapiler menggunakan

jika penyambungan antara tembaga dan besi. Penggunaan bahan tambah

dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan lebih merekat jika

menggunakan borak sebagai pengikat (Gambar 3.12).

Gambar 3.12 Bahan las dan borak

g. Pentil

Merupakan alat yang digunakan untuk mengisi gas / tempat masuknya

refrigeran, yang digunakan pada saat pengisian metil dan juga merupakan tempat

terjadinya proses pemvakuman (Gambar 3.13).

h. Metil

Metil merupakan cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran

pipa kapiler. Penggunaan metil dalam pembersihan saluran pipa kapiler ini

sebanyak satu tutup botol metil (Gambar 3.14).

Gambar 3.14 Metil

i. Thermostat

Thermostat adalah alat yang digunakan untuk mengatur suhu evaporator pada

suhu 11-1,5°C. Penggunaan thermostat pada showcase ini yaitu jika suhu yang

diinginkan telah tercapai, maka kompresor akan mati secara otomatis (Gambar

3.15).

j. Pompa vakum

Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem

pendinginan sehingga dapat menghilangkan udara dan gas-gas yang tidak

terkondensasi secara baik di dalam sistem. Hal ini dilakukan agar tidak

menggangu sistem refrigerasi, karena uap air pada sistem pendinginan akan dapat

menggangu kerja mesin pendingin (Gambar 3.16).

Gambar 3.16 Pompa vakum

3.2 Pembuatan Showcase

3.2.1 Proses Pembuatan Showcase

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan showcase yaitu:

1. Membuat kerangka showcase dan pasang sterofoam pada kerangka

tersebut sebagai dinding dari showcase dengan ukuran yang telah

Gambar 3.17 Kerangka Showcase

2. Persiapkan kompresor dengan spesifikasi tenaga 0,5 HP, pasang dengan

menggunakan baut pada kerangka.

Gambar 3.18 Pemasangan kompresor pada kerangka showcase

Gambar 3.19 Pemasangan kondensor

4. Pasang evaporator di dalam kerangka showcase (berada di depan

kondensor yang telah dipasang ).

Gambar 3.20 Pemasangan Evaporator

5. Kemudian las lubang masuk filter dengan pipa pada kondensor, dan juga

Gambar 3.21 Pengelasan antara kompresor dengan kondensor

6. Las pipa kapiler dengan panjang 225cm dengan pipa pada evaporator.

Gambar 3.22 Pemasangan pipa kapiler

7. Las manifold gauge antara pipa tekan kompresor dengan kondensor, dan

juga antara pipa hisap kompresor dengan evaporator.

Filter

Gambar 3.23 Pemasangan manifold gauge

8. Las manifold gauge antara pipa evaporator dengan pipa kondensor.

Gambar 3.24 Pemasangan manifold gauge

9. Pasang thermostat pada kerangka showcase, dan juga kabel yang

terhubung antara thermostat dengan kompresor.

Pipa tekan kompresor

Gambar 3.25 Pemasangan Thermostat

10.Las pentil dengan pipa hisap kompresor.

Gambar 3.26 Pemasangan pentil

11. Las potongan pipa kapiler dengan panjang kira-kira 10cm pada lubang out

filter yang sudah dilas dengan kondensor.

Thermostat

Gambar 3.27 Pengelasan potongan pipa kapiler

12.Kemudian, pasang fan pada dinding atau sekat dengan menggunakan

sterofoam sebagai dinding yang berada di depan evaporator.

3.2.2 Proses Pemetilan dan Pemvakuman

Langkah-langkah yang dilakukan pada proses pemetilan dan pemvakuman

adalah sebagai berikut :

a. Pengisian Metil

Pemberian metil melalui pipa kapiler (ujungnya masih terbuka) yang telah

dipasang / dilas pada evaporator, dengan langkah-langkah :

1. Hidupkan kompresor dan tutup pentil yang telah terpasang pada kompresor

tersebut.

2. Kemudian tuang metil kira-kira 1 tutup botol metil.

3. Tempatkan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, sehingga

metil dihisap oleh pipa kapiler untuk membersihkan atau memastikan bahwa

tidak ada kotoran yang tersumbat di dalam pipa kapiler.

4. Matikan kompresor dan las pada ujung pipa kapiler pada lubang out filter

hingga tertutup rapat.

b. Pemvakuman

Merupakan proses untuk menghilangkan udara yang terjebak dalam rangkaian,

yaitu dengan cara :

1. Persiapkan manifold terlebih dahulu, dengan 1 selang yang berwarna biru (low

pressure), yang dipasang pada pentil dan sudah dipasang dopnya, serta 1

selang berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung freon /

2. Pada saat pemvakuman, kran manifold terbuka dan kran tabung freon /

refrigeran tertutup.

3. Kemudian nyalakan kompresor dan akan secara otomatis udara yang terjebak

dalam rangkaian akan keluar lewat potongan pipa kapiler yang telah dilas

dengan lubang out filter.

4. Pastikan bahwa udara yang terjebak telah habis dengan cara menggunakan

korek api yang dinyalakan dan kemudian letakkan api tersebut di depan ujung

potongan pipa kapiler.

5. Pastikan pada jarum pressure gauge menunjukan angka 0 psi / -30 psi.

6. Las ujung potongan pipa kapiler tersebut.

3.2.3 Proses Pengisian Refrigeran

Refrigeran yang dipergunakan dalam pembuatan showcase yaitu refrigeran

dengan jenis R-134a. Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengisian refrigeran

yaitu :

1. Pasang selang manifold warna biru pada pentil kompresor (pipa pengisian

refrigeran), dan selang berwarna kuning pada pada tabung refrigerant.

2. Pada saat mengisi refrigeran, lakukan secara perlahan-lahan pada saat

membuka kran manifold, namun jangan sampai membuka penuh kran

manifold tersebut serta jangan melebihi batas 10 psi.

3. Apabila refrigeran sudah mencapai tekanan 10 psi, tutup kran pada tabung

refrigeran ini berhasil, matikan showcase terlebih dahulu dan perhatikan jarum

pada manifold gauge.

4. Jarum yang ditunjukkan manifold gauge pada saat showcase dimatikan yaitu

menunjukkan angka 50 psi hingga 100 psi. Dalam hal ini berarti sirkulasi

refrigeran berjalan dengan baik, dan showcase dapat digunakan untuk

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Obyek yang Diteliti

Obyek yang diteliti adalah mesin showcase. Gambar 4.1 memperlihatkan

mesin showcase yang dijadikan obyek penelitian.

Gambar 4.1 Showcase

Thermostat Kompresor _{Pipa kapiler}

Blower Evaporator

4.2Skematik Alat Penelitian

Skematik mesin showcase yang diteliti tersaji pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Skematik showcase

Keterangan alat pada Gambar 4.2:

a. Termokopel dan penampil suhu digital (T1)

Berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran masuk kompresor.

b. Termokopel dan penampil suhu digital (T3)

Berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran keluar kondensor.

c. Manifold gauge (P1)

Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran masuk kompresor.

d. Manifold gauge (P2)

Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran keluar kompresor.

4.3 Alat Bantu Penelitian

a. Termokopel dan penampil suhu digital

Termokopel berfungsi untuk mengukur suhu atau temperatur pada saat

pengujian, yang ditunjukkan oleh penampil suhu digital. Suhu yang di ukur yaitu

suhu masuk kompresor (T1) dan suhu keluar kondensor (T3).

(a) (b)

Gambar 4.3 (a) Termokopel (b) Penampil suhu digital

b. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk

pengujian.

c. Pemanas air

Pemanas air digunakan untuk memanaskan air hingga 100oC pada tekanan 1

atm. Air yang telah dididihkan digunakan untuk membantu proses kalibrasi

termokopel.

4.4Alur Penelitian

Gambar 4.5 menyajikan diagram alur pembuatan dan penelitian mesin

pendingin :

Gambar 4.5 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin pendingin Mulai

Perancangan Mesin Pendingin

Persiapan Komponen-komponen Mesin Pendingin

Penyambungan Komponen-komponen Mesin Pendingin

Pemvakuman Mesin Pendingin

Pengisian Refrigeran R-134

Uji Coba

Pengambilan Data T1, T3, P1, dan P2

 Pengolahan Data Qin,Qout, Win, COPaktual, COP ideal, dan Efisiensi ()  Pembahasan

 Kesimpulan

Selesai

Tidak baik

4.5 Cara mendapatkan data

Cara yang dilakukan untuk mendapatkan data yaitu melalui proses sebagai

berikut :

a. Pastikan bahwa termokopel yang digunakan sudah dikalibrasi.

b. Buka kran pada pipa kapiler yang akan diuji, agar refrigeran dapat mengalir

dalam sistem mesin pendingin.

c. Pasang termokopel pada pipa masuk kompresor dan pipa keluar kondensor.

d. Kemudian nyalakan mesin showcase setelah langkah a, b, dan c dilakukan.

e. Pencatatan dalam pengambilan data yaitu :

T1 : Suhu refrigeran saat masuk kompresor, °C

T3 : Suhu refrigeran saat keluar kondensor, °C

P1 : Tekanan refrigeran masuk kompresor, Psig

P2 : Tekanan refrigeran keluar kompresor, Psig

Proses pengambilan data diukur setiap 20 menit dengan waktu selama 4 jam.

Tabel 4.1 menyajikan tabel yang dipergunakan untuk pengambilan data.

Tabel 4.1 Tabel pengisian data

Waktu t (menit) T1 (oC) T3 (oC) P1 (Psig) P2 (Psig)

Waktu t (menit) T1 (oC) T3 (oC) P1 (Psig) P2 (Psig)

180

200 220

240

4.6 Cara mengolah data dan pembahasan

Cara yang dipergunakan untuk mengolah data serta pembahasan yaitu :

a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukkan dalam tabel (T1, T3, P1, dan

P2) dan kemudian menggambarkan siklus kompresi uap pada P-h diagram.

b. Dari gambar silklus kompresi uap pada P-h diagram dapat diperoleh nilai

entalpi (h1, h2, h3, dan h4), suhu kondensor (Tc), dan suhu evaporator(Te).

Gambar 4.6 Penggunaan diagram P-h

1 2 3

c. Setelah entalpi diketahui, entalpi digunakan untuk mengetahui karakteristik

dari showcase dengan cara menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor,

kalor yang diserap evaporator, kerja yang dilakukan kompresor, COP, dan

efisiensi dari showcase tersebut.

d. Untuk memudahkan dalam pembahasan, hasil-hasil perhitungan untuk

karakteristik mesin showcase digambarkan dalam grafik. Pembahasan

dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan, dengan mengacu pada tujuan

penelitian, dan memperhatikan hasil-hasil penelitian sebelumnya.

4.7 Cara mendapatkan kesimpulan

Dari pembahasan yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan.

Kesimpulan merupakan intisari dari pembahasan. Kesimpulan harus dapat

BAB V

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN

5.1. Hasil Penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap mesin showcase, diperoleh hasil nilai tekanan refrigeran masuk kompresor dan tekanan refrigeran keluar

kompresor, suhu refrigeran masuk kompresor, dan suhu refrigeran keluar

kondensor.

a. Nilai Tekanan, Suhu Refrigeran Masuk Kompresor dan Keluar Kondensor

Tabel 5.1 menyajikan nilai tekanan refrigeran masuk dan keluar kompresor,

suhu refrigeran masuk kompresor, dan suhu refrigeran keluar kondensor

Tabel 5.1 Nilai tekanan, suhu refrigeran masuk kompresor dan keluar kondensor

No Waktu t (menit)

Tekanan (Bar) Suhu (°C)

P1 P2 T1 T3

1 20 1,5 10,2 31,5 31,7 2 40 1,5 10,2 33,1 32,8

3 60 1,6 10,3 35,3 33,4 4 80 1,6 10,5 37,1 33,7

5 100 1,6 10,5 37,3 33,9 6 120 1,6 10,5 38,1 34,8

7 140 1,6 10,5 38,1 34,4

8 160 1,6 10,5 38,1 34,2 9 180 1,6 10,5 37,4 34,7

10 200 1,6 10,6 39,5 35,1 11 220 1,6 10,8 39,0 35,2

Keterangan :

P1 : Tekanan refrigeran masuk kompresor, Bar

P2 : Tekanan refrigeran keluar kompresor, Bar

T1 : Suhu refrigeran masuk kompresor,ºC

T3 : Suhu refrigeran keluar kondensor, ºC

Tekanan yang dicantumkan dalam Tabel 5.1 adalah tekanan absolut.

b. Nilai Entalpi, Suhu Refrigeran Kondensor, dan Suhu Refrigeran Evaporator

Tabel 5.2 menyajikan nilai entalpi (h1, h2, h3, dan h4), suhu refrigeran

kondensor (Tc), dan suhu refrigeran evaporator (Te) yang diperoleh dari P-h

diagram.

Tabel 5.2 Nilai Entalpi, Suhu Refrigeran Kondensor dan Evaporator

No Waktu t (menit)

Entalpi (kJ/kg) Suhu (K) h1 h2 h3 h4 _{Tc Te}

1 20 432 482 244 244 313,15 255,15

2 40 432 484 246 246 313,15 255,15

3 60 436 486 246 246 313,65 256,15

4 80 438 488 246 246 314,15 256,15

5 100 438 488 246 246 314,15 256,15

6 120 439 490 248 248 314,15 256,15

7 140 439 490 248 248 314,15 256,15

8 160 439 490 248 248 314,15 256,15

9 180 438 488 248 248 314,15 256,15

10 200 439 490 248 248 314,15 256,15

11 220 439 490 248 248 314,65 256,15

Keterangan :

Te : Suhu refrigeran evaporator, K

Tc : Suhu refrigeran kondensor, K

5.2 Perhitungan

a. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator

(Qin)

Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (2.3) yaitu Qin = h1 – h4 (kJ/kg).

Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai Qin diambil data pada menit ke

200 (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil

keseluruhan perhitungan disajikan pada Tabel 5.3.

Qin = h1– h4 (kJ/kg)

= (439-248) kJ/kg

= 191 kJ/kg

Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator

No Waktu t (menit)

Entalpi (kJ/kg)

Qin (kJ/kg)

h1 h4

1 20 432 244 188

2 40 432 246 186

3 60 436 246 190

4 80 438 246 192

No Waktu t (menit)

Entalpi (kJ/kg)

Qin (kJ/kg)

h1 h4

6 120 439 248 191

7 140 439 248 191

8 160 439 248 191

9 180 438 248 190

10 200 439 248 191

11 220 439 248 191

12 240 439 248 191

Dari Tabel 5.3 energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator

dapat disajikan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 5.1.

Gambar 5.1 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Qin,

k

J

/k

g

b. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor

(Qout)

Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (2.2) yaitu Qout = h2 – h3 (kJ/kg).

Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai Qout diambil data pada menit ke

200 (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil

keseluruhan perhitungan disajikan pada Tabel 5.4.

Qout = h2– h3 (kJ/kg)

= (490-248) kJ/kg

= 242 kJ/kg

Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor

No Waktu t (menit)

Entalpi (kJ/kg)

Qout (kJ/kg)

h2 h3

1 20 482 244 238

2 40 484 246 238

3 60 486 246 240

4 80 488 246 242

5 100 488 246 242

6 120 490 248 242

7 140 490 248 242

8 160 490 248 242

9 180 488 248 240

10 200 490 248 242

11 220 490 248 242

Dari Tabel 5.4 jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas

kondensor dapat disajikan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 5.2.

Gambar 5.2 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor

c. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan (2.1) yaitu Win = h2– h1 (kJ/kg). Sebagai contoh

perhitungan untuk mencari nilai Win diambil data pada menit ke 200 (data nilai

entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil keseluruhan

perhitungan disajikan pada Tabel 5.5.

Win = h2– h1 (kJ/kg)

= (490-439) kJ/kg

= 51 kJ/kg

0 50 100 150 200 250 300

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Qout , k J /k g

Tabel 5.5 Hasil perhitungan kerja kompresor persatuan massa refrigeran

No Waktu t (menit)

Entalpi (kJ/kg)

Win (kJ/kg)

h2 h1

1 20 482 432 50

2 40 484 432 52

3 60 486 436 50

4 80 488 438 50

5 100 488 438 50

6 120 490 439 51

7 140 490 439 51

8 160 490 439 51

9 180 488 438 50

10 200 490 439 51 11 220 490 439 51

12 240 490 439 51

Dari Tabel 5.5 kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat disajikan dalam

bentuk grafik seperti pada Gambar 5.3.

Gambar 5.3 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

W in , k J /k g

d. Koefisien prestasi aktual (COPaktual)

Koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan (2.4) yaitu COPaktual = Qin/Win = (h1-h4) / (h2-h1). Sebagai contoh

perhitungan untuk mencari nilai COPaktual diambil data pada menit ke 200 (data

nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil keseluruhan

perhitungan disajikan pada Tabel 5.6.

COPaktual = Qin/Win = (h1-h4) / (h2-h1)

COPaktual = (191/51) = (439-248) kJ/kg / (490-439) kJ/kg

= 3,7

Tabel 5.6 Hasil perhitungan koefisien prestasi aktual (COPaktual)

No Waktu t (menit) Qin Win COPaktual

1 20 188 50 3,8

2 40 186 52 3,6

3 60 190 50 3,8

4 80 192 50 3,8

5 100 192 50 3,8

6 120 191 51 3,7

7 140 191 51 3,7

8 160 191 51 3,7

9 180 190 50 3,8

10 200 191 51 3,7

11 220 191 51 3,7

Dari Tabel 5.6 koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat disajikan dalam bentuk

grafik seperti pada Gambar 5.4.

Gambar 5.4 Koefisien prestasi aktual showcase

e. Koefisien prestasi ideal (COPideal)

Koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan (2.5) yaitu COPideal = Te / (Tc - Te). Sebagai contoh perhitungan untuk

mencari nilai COPideal diambil data pada menit ke 200 (data nilai entalpi untuk

perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil keseluruhan perhitungan disajikan

pada Tabel 5.7.

COPideal = Te / (Tc - Te)

= 256,15 / (314,15 - 256,15)

= 4,4

0 1 2 3 4 5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

CO

Pakt

ual

Tabel 5.7 Koefisien prestasi ideal (COPideal)

No Waktu t (menit)

Suhu (K)

COPideal

Tc Te

1 20 313,15 255,15 4,4

2 40 313,15 255,15 4,4 3 60 313,65 256,15 4,5 4 80 314,15 256,15 4,4

5 100 314,15 256,15 4,4 6 120 314,15 256,15 4,4

7 140 314,15 256,15 4,4 8 160 314,15 256,15 4,4

9 180 314,15 256,15 4,4 10 200 314,15 256,15 4,4

11 220 314,65 256,15 4,4 12 240 314,65 256,15 4,4

Dari Tabel 5.7 koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat disajikan dalam bentuk

grafik seperti pada Gambar 5.5.

Gambar 5.5 Koefisien prestasi ideal showcase

0 1 2 3 4 5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

CO

P

idea

l

f. Efisiensi showcase (η)

Efisiensi showcase dapat dihitung dengan dengan menggunakan persamaan (2.6) yaitu : Efisiensi = COPaktual / COPideal. Sebagai contoh perhitungan untuk

mencari nilai efisiensi (η) diambil data pada menit ke 200 (data nilai entalpi untuk

perhitungan disajikan pada Tabel 5.2). Hasil keseluruhan perhitungan disajikan

pada Tabel 5.8.

η = (COPaktual / COPideal ) x 100 %

= 3,7 / 4.4

= 84,1 %

Tabel 5.8 Perhitungan efisiensi showcase

No Waktu t (menit) COPaktual COPideal η (%)

1 20 3,8 4,4 86,4

2 40 3,6 4,4 81,8

3 60 3,8 4,5 84,4

4 80 3,8 4,4 86,4

5 100 3,8 4,4 86,4

6 120 3,7 4,4 84,1

7 140 3,7 4,4 84,1

8 160 3,7 4,4 84,1

9 180 3,8 4,4 86,4

10 200 3,7 4,4 84,1

11 220 3,7 4,4 84,1

Dari Tabel 5.8 efisiensi showcase dapat disajikan dalam bentuk grafik seperti pada Gambar 5.6.

Gambar 5.6 Efisiensi showcase 5.3 Pembahasan

Showcase sudah dapat dibuat dan dapat bekerja untuk mendinginkan minuman atau beban kerja dengan baik, suhu kerja evaporator berkisar antara

-17oC, suhu dingin tersebut di sirkulasikan oleh blower untuk mendinginkan

beban kerja yakni minuman kemasan. Agar suhu dingin refrigeran di evaporator

tidak membekukan ninuman, showcase dilengkapi dengan komponen thermostat yang bekerja dengan memutus aliran daya atau listrik ke kompresor pada suhu

kerja ruangan showcase yang berkisar antara 2o C-8o C, kemudian suhu ruangan akan menyesuaikan dengan suhu kerja yang diharapkan, sehingga proses

pendinginan minuman berlangsung dengan baik tanpa merubah sifat atau

membekukan minuman sebagai beban kerja.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

η

(%)

Hasil penelitian untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan

massa refrigeran disajikan pada Tabel 5.3 dan dalam bentuk grafik yang disajikan

pada Gambar 5.1. Dari data yang diperoleh, energi kalor yang diserap evaporator

persatuan massa dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240 menit terletak

pada 186 kJ/kg sampai 192 kJ/kg. Dari Gambar 5.1, pada awal mula nampak

bahwa energi kalor yang diserap evaporator persatuan sampai dengan waktu t =

180 menit cenderung tidak tetap. Namun, pada waktu t = 200 menit hingga t =

240 menit energi kalor yang diserap evaporator mulai tetap atau stabil dengan

nilai Qin = 191 kJ/kg. Qin terbesar : 192 kJ/kg, Qin terkecil : 186 kJ/kg, dan Qin

rata-rata sebesar : 190,3 kJ/kg.

Hasil penelitian untuk energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran disajikan pada Tabel 5.4 dan dalam bentuk grafik yang disajikan

pada Gambar 5.2. Dari data yang diperoleh, energi kalor yang dilepas kondensor

persatuaan massa dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240 menit terletak

pada 238 kJ/kg sampai 242 kJ/kg. Dari Gambar 5.2, pada awal mula nampak

bahwa energi kalor yang dilepas kondensor hingga waktu t = 180 menit cenderung

tidak tetap. Namun, pada waktu t = 200 menit sampai dengan t = 240 menit energi

kalor yang dilepas kondensor mulai tetap atau stabil dengan nilai Qout = 242 kJ/kg.

Qout terbesar : 242 kJ/kg, Qout terkecil : 238 kJ/kg, dan Qout rata-rata sebesar : 261

kJ/kg.

Hasil penelitian untuk kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa

refrigeran disajikan pada Tabel 5.5 dan dalam bentuk grafik yang disajikan pada

massa dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240 menit terletak pada 50 kJ/kg

sampai 52 kJ/kg. Dari Gambar 5.3, pada awal mula nampak bahwa kerja yang

dilakukan kompresor hingga waktu t = 180 menit cenderung tidak tetap. Namun,

pada waktu t = 200 menit sampai dengan t = 240 menit kerja yang dilakukan

kompresor mulai tetap atau stabil dengan nilai Win = 51 kJ/kg. Win terbesar 52

kJ/kg, Win terkecil : 50 kJ/kg, dan Win rata-rata sebesar : 50,7 kJ/kg.

Hasil penelitian untuk koefisien prestasi aktual (COPaktual) disajikan pada

Tabel 5.6 dan dalam bentuk grafik yang disajikan pada Gambar 5.4. Dari data

yang diperoleh, koefisien prestasi aktual dari waktu t = 20 menit sampai dengan t

= 240 menit terletak pada 3,6 hingga 3,8. Dari Gambar 5.4, pada awal mula

nampak bahwa koefisien prestasi aktual showcase hingga waktu t = 180 menit cenderung tidak tetap. Namun, pada waktu t = 200 menit sampai dengan t = 240

menit koefisien prestasi aktual showcase mulai tetap atau stabil dengan nilai COPaktual = 3,7. COPaktual terbesar : 3,8, COPaktual terkecil : 3,6, dan COPaktual

rata-rata sebesar : 3,8.

Hasil penelitian untuk koefisien prestasi ideal (COPideal) disajikan pada

Tabel 5.7 dan dalam bentuk grafik yang disajikan pada Gambar 5.5. Dari data

yang diperoleh, koefisien prestasi ideal dari waktu t = 20 menit sampai dengan t =

240 menit terletak pada 4,4 hingga 4,5. Dari Gambar 5.5, pada awal mula nampak

bahwa koefisien prestasi ideal showcase hingga waktu t = 60 menit cenderung tidak tetap. Namun, pada waktu t = 80 menit sampai dengan t = 240 menit

4,4. COPideal terbesar : 4,5, COPideal terkecil : 4,4, dan COPideal rata-rata sebesar :

4,4.

Hasil penelitian untuk efisiensi showcase disajikan pada Tabel 5.8 dan

dalam bentuk grafik yang disajikan pada Gambar 5.6. Dari data yang diperoleh,

efisiensi showcase dari waktu t = 20 menit sampai dengan t = 240 menit terletak

pada 81,8% hingga 86,4%. Dari Gambar 5.6, pada awal mula nampak bahwa

efisiensi showcase hingga waktu t = 180 menit cenderung tidak tetap. Namun, pada waktu t = 200 menit sampai dengan t = 240 menit efisiensi showcase mulai tetap atau stabil dengan nilai η = 84,1%. Efisiensi terbesar : 86,4%, efisiensi

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Hasil penelitian memberikan beberapa kesimpulan :

a.Showcase sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Suhu kerja evaporator dapat mencapai -17oC, sehingga dapat mendinginkan minuman atau

beban kerja dengan baik.

b.Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada waktu t

= 20 menit sampai dengan t = 240 menit terletak pada 186 kJ/kg sampai 192

kJ/kg. Qin terbesar : 192 kJ/kg, Qin terkecil : 186 kJ/kg, dan Qin rata-rata

sebesar : 1