DENGAN KONDENSOR 14U DAN 12U
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin
Diajukan oleh:
JULIUS SUTAWIJAYA
NIM: 115214016
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
ii
USING CONDENSER 14U AND 12U
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirements
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
JULIUS SUTAWIJAYA
Student Number: 115214016
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
v
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam skripsi dengan judul:
Perbandingan Karakteristik Kulkas 2 Pintu dengan Kondensor 14U dan 12U
Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari skripsi yang sudah dipublikasikan di Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali dicantumkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 23 Januari 2015 Penulis
vi
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Julius Sutawijaya
Nomor Mahasiswa : 115214016
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul: Perbandingan Karakteristik Kulkas 2 Pintu dengan Kondensor 14U dan 12U beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya 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 saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 23 Januari 2015 Yang menyatakan
vii
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan lancar dan baik.
Skripsi ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap mahasiswa menempuh S1 di Prodi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.
3. Bapak Suyanto dan Ibu Inggried Budiarti selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi. 4. Andrian, dan Andi Yudha Juananto yang telah membantu dalam proses
pembuatan dan pengambilan data Skripsi.
5. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih atas segala bantuannya.
viii
Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang penulis harapkan semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, 23 Januari 2015
ix
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
KATA PENGANTAR vii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiii
ABSTRAK xiv
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan-batasan dalam pembuatan alat 2
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 4
2.1 Dasar Teori 4
x
3.1 Pembuatan alat 25
3.2 Alat dan Bahan 26
3.3 Peralatan Penunjang pembuatan alat dan Penelitian 30
3.4 Proses pemvakuman 35
xi
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 37
4.1 Mesin yang Diteliti 37
4.2 Skematik Mesin Pendingin yang Diteliti 37
4.3 Variasi Penelitian 38
4.4 Alat Bantu Penelitian 38 4.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang
Sudah Ditentukan
42
4.6 Cara Mengolah Data 43
4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan 43 BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN
PENGOLAHAN DATA, SERTA PEMBAHASAN
44
5.1 Data Hasil Percobaan 45
5.2 Perhitungan dan Pengolahan Data 46
5.3 Hasil Perhitungan 52
5.4 Pembahasan 53
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 60
6.1 Kesimpulan 60
6.2 Saran 61
DAFTAR PUSTAKA 62
xii
Gambar 2.1 Perpindahan Panas Konduksi 4 Gambar 2.2 Perpindahan Panas Konveksi 5 Gambar 2.3 Sketsa Mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu 8 Gambar 2.4 Kompresor hermatic 9 Gambar 2.5 Kompresor semi-hermatic 10 Gambar 2.6 Kompresor open type 10
Gambar 2.7 Kondensor 11
Gambar 2.8 Filter 12
Gambar 2.9 Pipa kapiler 12
Gambar 2.10 Evaporator 13
Gambar 2.11 Kipas 13
Gambar 2.12 Mesin Pendingin Kulkas 2 (dua) pintu 16 Gambar 2.13 Skema siklus kompresi uap 17 Gambar 2.14 Siklus kompresi uap dengan pendinginan lanjut dan
pemanasan lanjut pada p-h diagram
17
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut pada diagram T-s
18
Gambar 2.16 P-h diagram refrigeran 134a 22 Gambar 3.1 Diagram alir pelaksanaan 25 Gambar 3.2 Konstruksi kulkas 2 (dua) pintu dengan variasi kondensor 14U 26 Gambar 3.3 Konstruksi kulkas 2 (dua) pintu dengan variasi kondensor 14U
(lanjutan)
xiii
Gambar 3.5 Kondensor 27
Gambar 3.6 Pipa kapiler 28
Gambar 3.7 Evaporator 28
Gambar 3.8 Fan 29
Gambar 3.9 Filter 29
Gambar 3.10 Pemotong pipa (tubbing cutter) 30 Gambar 3.11 Pengembang Pipa (flaring tool) 31
Gambar 3.12 Tang 31
Gambar 3.13 Alat Las 32
Gambar 3.14 Bahan Las 32
Gambar 3.15 Pompa Vakum 33
Gambar 3.16 Termokopel 33
Gambar 3.17 Clamp Meter 34
Gambar 3.18 Pressure Guage 35
Gambar 3.19 Termokopel 35
Gambar 3.20 Pengisian refrigeran R-134a 36 Gambar 4.1 Mesin yang diteliti (kulkas 2 (dua) pintu) 37 Gambar 4.2 Skematik mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu 38 Gambar 4.3 Termokopel dan alat penampil suhu digital 39 Gambar 4.4 Pengukur Tekanan 40
xiv
Gambar 4.6 Air (beban pendinginan) 41
Gambar 4.7 Tang Ampere 41
Gambar 5.1 Hubungan kerja kompresor dengan waktu 54 Gambar 5.2 Hubungan kalor yang diserap evaporator dengan waktu 55 Gambar 5.3 Hubungan kalor yang dilepas kondensor dengan waktu 56 Gambar 5.4 Hubungan COPaktual dengan waktu 57
Gambar 5.5 Hubungan COPideal dengan waktu 58
Gambar 5.6 Hubungan laju aliran massa dengan waktu 58 Gambar 5.7 Hubungan efisiensi dengan waktu 59
xv
Tabel 4.1 Tabel untuk hasil pengukuran suhu, tekanan, arus dan voltage 42 Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 dan P2), suhu (T1 dan T3), suhu
benda, arus, voltage untuk mesin dengan 14U
44
Tabel 5.2 Hasil pengukuran tekanan (P1 an P2), suhu (T1 dan T3), suhu
benda, arus, voltage untuk mesin dengan 12U
45
Tabel 5.3 Hasil perhitungan Nilai Entalpi (h) di titik 1, 2, 3, 4, suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator untuk mesin dengan 14U
46
Tabel 5.4 Hasil perhitungan Nilai Entalpi (h) di titik 1, 2, 3, 4, suhu kondensor dan suhu evaporator untuk mesin dengan 12U
47
Tabel 5.5 Hasil perhitungan karakteristik kulkas 2 (dua) pintu dengan kondensor 14U
51
Tabel 5.6 Hasil perhitungan Karakteristik kulkas 2 (dua) pintu dengan kondensor 12U
xvi
Kulkas mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan manusia pada masa sekarang ini, terutama untuk keperluan rumah tangga. Kulkas berfungsi untuk mengawetkan bahan makanan seperti sayur – sayuran, buah – buahan, dan daging. Tujuan dari penelitian ini adalah (a) membuat model mesin pendingin kulkas dua pintu, (b) mengetahui dan membandingkan karakteristik kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan 12U, (c) mengetahui kerja kompresor (d) kalor yang dilepas kondensor, (e) mengetahui kalor yang diserap evaporator, (f) mengetahui nilai dan , (g) efisiensi dan (h) laju aliran massa refrigeran dari mesin pendingin kulkas 2 pintu.
Mesin pendingin kulkas 2 pintu bekerja dengan siklus kompresi uap. Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan kompresor jenis hermetik yang berdaya HP, sedangkan kondensor menggunakan 14U dan menggunakan 12U, evaporator yang digunakan merupakan evaporator standar untuk mesin kulkas 2 pintu serta menggunakan refrigeran R134a. Sedangkan beban pendinginannya menggunakan air dengan volume sebesar 500 ml.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa (a) kulkas dua pintu berhasil dibuat dan bekerja dengan baik dan bisa mendinginkan air dengan volume sebesar 500 ml secara merata selama 480 menit dengan suhu kerja evaporator – 17,22°C dan suhu kerja kondensor sekitar 48,61°C. (b) Kerja kompresor persatuan massa refrigeran ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 54,73 kJ/kg dan kondensor 14U 44,25 kJ/kg. (c) Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 199,12 kJ/kg dan kondensor 14U 187,48 kJ/kg. (d) Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 144,39 kJ/kg dan kondensor 14U 143,23 kJ/kg. (e) Koefisien prestasi aktual ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 2,64 dan kondensor 14U 3,24, dan koefisien prestasi ideal ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 4,07 dan kondensor 14U 4,25. (f) Efisiensi kulkas dua pintu (%) pada kondensor 12U mempunyai nilai 75% dan kondensor 14U 83%. (g) Laju aliran massa refrigeran pada kondensor 12U mempunyai nilai 0,0033 kg/detik dan kondensor 14U 0,0039 kg/detik.
1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada zaman sekarang teknologi mesin pendingin sangat mempengaruhi kebutuhan manusia dan keadaan lingkungan. Kebutuhan manusia terhadap mesin pendingin berawal dari keinginan untuk mengawetkan bahan makanan. Fungsi mesin pendingin kemudian berkembang sehingga dapat digunakan untuk kebutuhan lainnya. Seperti membuat es dan mengkondisikan udara. Sebagian besar mesin pendingin menggunakan siklus kompresi uap di dalam bekerjanya.
Dalam rumah tangga mesin pendingin biasanya digunakan sebagai pengawet makanan dan penyejuk ruangan. Mesin pendingin juga digunakan untuk kebutuhan industri, kebutuhan rumah sakit dan kebutuhan rumah tangga. Pada industri mesin pendingin dapat berfungsi sebagai penyejuk ruangan agar orang yang bekerja pada kantor tersebut merasa nyaman dalam bekerja. Dapat pula dipergunakan untuk mengawetkan bahan baku dan hasil produksi (khususnya pada industri makanan dan minuman). Pada rumah sakit selain untuk mendinginkan ruangan, mesin pendingin juga dapat berfungsi untuk mengawetkan jenazah dan obat-obatan.
Selain dipergunakan pada industri, rumah sakit dan rumah tangga mesin pendingin juga dipergunakan pada alat transportasi. Pada alat transportasi mesin pendingin berguna untuk mendinginkan suhu udara dalam kendaraan dan dapat juga mendinginkan peti kemas agar barang yang dibawa tidak rusak dan dapat beku.
Fluida kerja yang digunakan di dalam mesin pendingin disebut refrigeran. Jenis refrigeran yang umum digunakan pada saat ini adalah refrigeran yang ramah terhadap lingkungan karena tidak mengandung
clorofluorocarbon (CFC) yang dapat merusak ozon, seperti R-134a.
Contoh mesin pendingin adalah kulkas, freezer, chest freezer, show case, dispenser, cold storage, ice maker, dan AC. AC fungsinya sebagai penyejuk atau pengondisi udara di dalam ruangan dan mengatur kelembaban udara
yang berfungsi menjaga kesegaran makanan yang berada di dalamnya. Dengan adanya mesin-mesin pendingin tersebut diharapkan daging, ikan, buah-buahan dapat bertahan lebih lama dan awet. Dengan adanya mesin pendingin orang juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar melalui mesin pendingin show case.
Mengingat pentingnya penggunaan mesin pendingin dan luasnya pemakaian mesin pendingin, penulis tertarik untuk melakukan penelitian terhadap mesin pendingin. Penulis memilih mesin pendingin kulkas 2 pintu untuk di teliti. Karakteristik mesin pendingin kulkas 2 pintu yang ada di pasaran tidak terinformasikan di name plate, oleh karena itu untuk mengetahuinya di perlukan suatu penelitian.
1.2 Rumusan Masalah:
Mesin kulkas 2 pintu yang ada di pasaran tidak pernah mencantumkan nilai COP dan efisiensi di name plate-nya. Informasi tentang karakteristik kulkas 2 pintu sangat penting bagi pembeli untuk dapat memilih kulkas sesuai dengan sebenarnya. Karenanya diperlukan informasi tentang karakteristik mesin pendingin kulkas 2 pintu, seperti nilai Qin, Qout, Win, COP, efisiensi, dan
laju aliran massa refrigeran.
1.3 Batasan-batasan dalam pembuatan alat
Batasan-batasan dalam pembuatan mesin pendingin kulkas 2 pintu adalah:
a. Refrigeran yang digunakan dalam kulkas 2 pintu adalah R-134a.
b. Komponen utama dalam kulkas 2 pintu adalah kompresor (hermetik ), kondensor 14U dan 12U, filter kulkas 2 pintu, pipa kapiler (0,028 inch sepanjang 1,5 m), evaporator kulkas 2 pintu, kipas, dan kotak pendingin.
Tujuan dari penelitian tentang mesin pendingin ini adalah: a. Dapat membuat model mesin pendingin kulkas 2 pintu.
b. Membandingkan karakteristik kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan 12U.
c. Menghitung kerja kompresor, kalor yang diserap evaporator, kalor yang dilepas kondensor, aliran massa refrigeran dari kulkas 2 pintu.
d. Menghitung COPaktual dan COPideal dari kulkas 2 pintu.
e. Menghitung efisiensi mesin pendingin kulkas 2 pintu.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
a. Mampu memahami dan membandingkan karakteristik kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan 12U.
b. Mendapat pengalaman membuat model mesin pendingin kulkas 2 pintu. c. Dapat digunakan sebagai referensi tolok ukur bagi orang lain yang ingin
4
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Perpindahan Panas
Perpindahan panas atau heat transfer adalah ilmu yang memelajari perpindahan energi karena adanya beda suhu. Kalor mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur rendah sampai terjadi kesetimbangan temperature diantara kedua media. Mekanisme perpindahan panas ada 3 (tiga) jenis yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
2.1.1.1 Perpindahan panas konduksi
Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas dari tempat yang bertemperatur tinggi ke temperatur rendah melalui media padat. Contoh dari perpindahan panas konduksi adalah kalor yang mengalir pada tembok seperti pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Perpindahan Panas Konduksi
Persamaan laju perpindahan panas konduksi dapat dihitung dengan hukum Fourier dengan Persamaan (2.1).
Q = k x A x (ΔT/ Δx) (2.1) Pada Persamaan (2.1) :
q = Laju perpindahan panas (W)
k = Konduktivitas thermal bahan (W/m°C) A = Luas penampang media (m2)
ΔT = Perbedaan suhu tinggi dengan suhu rendah (°C) Δx = Tebal media (m)
2.1.1.2 Perpindahan panas konveksi
Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas dari permukaan benda yang bertemperatur tinggi ke fluida sekitar permukaan yang memiliki temperatur yang lebih rendah atau sebaliknya. Contohnya adalah perpindahaan panas yang terjadi pada kondensor yang melepas kalor ke udara sekitar.
Gambar 2.2 Perpindahan Panas Konveksi
Perpindahan panas konveksi dapat dihitung berdasarkan hukum Newton tentang pendinginan dengan Persamaan (2.2).
Q = h x A x ( - Ts) (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
q = Laju perpindahan panas (W)
A = Luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m2)
= Temperatur fluida (°C)
= Temperatur permukaan benda padat (°C)
Perpindahan panas konveksi dapat dibagi menjadi 2 jenis: Perpindahan panas konveksi bebas
Perpindahan panas konveksi bebas adalah konveksi yang aliran fluida pendinginnya bergerak tanpa adanya alat bantu yang menggerakan fluida. Aliran fluida yang terjadi disebabkan karena adanya perbedaan massa jenis. Perpindahan panas konveksi bebas pada kondensor kulkas 1 pintu panas berpindah dari kondensor ke udara sekitar tanpa adanya kipas yang membantu mengalirkan udara sekitar.
Perpindahan panas konveksi paksa
Perpindahan panas konveksi yang aliran fluida pendinginnya digerakkan oleh alat bantu, seperti pompa, kipas, kompresor ataupun blower sehingga perpindahan panas menjadi lebih cepat. Contoh perpindahan panas konveksi paksa terjadi pada kondensor kulkas 2 pintu. Terdapat kipas yang dipergunakan untuk menggerakkan udara di sekitar melalui.
2.1.1.3 Perpindahan panas radiasi
Selain perpindahan panas konduksi, dan konveksi ada pula perpindahan panas secara radiasi. Perpindahan panas radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi karena pancaran atau sinar gelombang elektro magnetik tanpa memerlukan media perantara. Contohnya adalah seseorang yang sedang duduk dekat api unggun yang menyala yang merasakan panas radiasi dari api unggun. Laju perpindahan kalor secara radiasi dapat dihitung dengan Persamaan (2.3).
(2.3) Pada Persamaan (2.3) :
q = Laju perpindahan kalor (W) ε = Emisivitas bahan
A = Luas permukaan (m2)
σ = Konstanta Stefan-Boltzman Ts = Temperatur absolute permukaan
Tsur = Temperatur absolute sekitar
2.1.2 Beban Pendinginan
Beban pendinginan evaporator adalah besarnya energi panas yang diserap oleh evaporator, panas yang diserap evaporator adalah panas yang diserap dari benda-benda yang berada di dalam ruang evaporator yang akan didinginkan evaporator.
Jenis beban pendingin dibagi menjadi 2, yaitu: 1. Panas sensibel (beban sensibel)
Panas sensibel adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu benda akibat perubahan suhu. Contoh proses pendinginan air dari 100°C sampai menjadi es 0°C. Panas yang dilepas air dari 100°C menjadi 0°C (masih air) disebut panas sensibel (beban sensibel).
2. Panas laten (beban laten)
Panas laten adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu benda karena adanya perubahan fase. Contoh jika air yang suhunya sudah 0°C jika didinginkan lagi akhirnya menjadi es. Pada suhu 0°C tidak terjadi perubahan suhu tetapi perubahan fase. Panas yang diserap disini disebut panas laten (beban laten).
2.1.3 Proses Perubahan Fase
Perubahan fase terjadi pada temperatur yang tetap. Contohnya cair menjadi padat, cair menjadi uap, padat menjadi cair, dan seterusnya. Pada sistem kompresi uap kulkas 2 (dua) pintu terjadi 2 proses perubahan fase yaitu penguapan (cair menjadi gas), dan proses pengembunan (gas menjadi cair).
2.1.3.1 Proses Penguapan (evaporasi)
Penguapan berarti perubahan fase dari cair menjadi gas. Pada mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu proses penguapan terjadi pada evaporator. Pada proses penguapan diperlukan panas. Untuk menguapkan refrigeran panas dapat diambil dari udara di sekitar evaporator.
2.1.3.2 Proses Pengembunan (kondensasi)
Pengembunan adalah perubahan fase dari gas menjadi cair. Pada mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu proses pengembunan terjadi pada kondensor. Pada proses pengembunan terjadi pelepasan panas refrigeran ke udara sekitar kulkas 2 (dua) pintu.
2.1.4 Mesin Pendingin Kulkas 2 (dua) pintu
Salah satu contoh gambar mesin pendingin kulkas 2 pintu dapat dilihat pada Gambar 2.3. Evaporator kulkas terletak di sisi atas, sedangkan kondensor, kompresor dan pipa kapiler terletak di posisi bawah kulkas.
Gambar 2.3 Sketsa Mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu
Mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu adalah alat untuk mendinginkan suatu ruang kecil untuk mendinginkan atau mengawetkan makanan. Pada kulkas 2 (dua) pintu menggunakan siklus kerja kompresi uap. Refrigeran yang digunakan adalah R-134a. Refrigeran berfungsi sebagai fluida kerja yang mengalir pada tiap komponen utama dalam mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu. Komponen utama pada mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu adalah (a) Kompresor, (b) Kondensor, (c) Filter, (d) Pipa kapiler, (e) Evaporator, (f) kipas, (g) Refrigeran:
a. Kompresor
Kompresor adalah alat untuk meningkatkan tekanan refrigeran. Cara kerja kompresor adalah menghisap refrigeran lalu mendorongnya dengan piston untuk diteruskan ke pipa yang menuju kondensor. Kompresor terbagi menjadi 3 (tiga) jenis yaitu kompresor hermatic, semi-hermatic, open type. Kompresor hermatic adalah kompresor yang poros engkol dan motor penggeraknya dalam satu casing kompresor. Kompresor semi-hermatic adalah kompresor yang poros engkol dan motor penggeraknya terpisah tetapi masih dalam satu kompresor. Kompresor open type adalah kompresor yang poros penggeraknya terpisah dengan motor listriknya. Tidak dalam satu casing, sehingga memerlukan belt untuk menggerakan kompresor dari motor listriknya.
Gambar 2.4 Kompresor hermatic
Keuntungan kompresor hermatic adalah bentuknya yang kecil karena poros kompresor dengan motor listriknya dalam satu casing, harganya lebih murah dari pada kompresor jenis lain, tidak berisik, tidak menghasilkan getaran yang kuat dan tidak memakai tenaga penggerak dari luar.
Kekurangan kompresor hermatic adalah jika bagian dalam kompresor yang rusak maka harus merusak casingnya, minyak pelumas kompresor hermatic susah diperiksa.
Gambar 2.5 Kompresor semi-hermatic
Kelebihan kompresor semi-hermatic adalah bentuknya kecil, perawatan lebih mudah dari pada kompresor hermatic, tidak perlu memotong casing kompresor untuk memperbaiki bagian kompresor, tidak memakai tenaga penggerak dari luar, tidak berisik dan tidak menghasilkan getaran yang kuat.
Kekurangan kompresor semi-hermatic adalah masih terlalu besar untuk kulkas 2 pintu, harganya mahal.
Gambar 2.6 Kompresor open type
Kelebihan kompresor open type adalah jika pada motornya rusak dapat diperbaiki motornya saja, rpm kompresor dapat diatur dengan menggunakan puli, minyak kompresor mudah diperiksa, jika tidak ada listrik kompresor open type dapat dihidupkan dengan menggunakan tenaga diesel atau motor bensin.
Kekurangan kompresor open type adalah bentuknya paling besar dari kompresor jenis lain, bobotnya paling berat dari kompresor jenis lain, harganya paling mahal.
b. Kondensor
Kondensor adalah alat untuk melepas kalor dari refrigeran yang masuk dari kompresor. Pada kondensor terjadi proses penurunan suhu, kondensasi dan pendinginan lanjut. Di dalam kondensor terjadi perubahan fase dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh, gas jenuh menjadi cair jenuh dan cair jenuh menjadi cair lanjut yang disertai penurunan suhu di pendinginan lanjut.
Macam-macam kondensor dibagi menjadi 2 jenis: kondensor bersirip, dan kondensor biasa. Pada sebuah mesin pendingin pemakaian kondensor disesuaikan pada kegunaan (kulkas menggunakan kondensor biasa dan AC menggunakan kondensor bersirip).
c. Filter
Filter adalah alat untuk menyaring kotoran yang dibawa oleh refrigeran sebelum memasuki pipa kapiler. filter dapat menyaring kotoran hasil pengelasan, hasil korosi, dan air yang terkandung dalam refrigeran.
Gambar 2.8 Filter d. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah pipa untuk menurunkan tekanan dari refrigeran karena diameter pipa yang kecil sehingga terjadi hambatan yang dapat menurunkan tekanan refrigeran sebelum masuk kedalam evaporator. Suhu refrigeran menurun.
Panjang pipa kapiler yang biasa digunakan pada mesin pendingin kulkas adalah 1,5 m dengan diameter 0,028 inch. Bahan pipa kapiler terbuat dari tembaga. Selain pipa kapiler ada pula katub ekspansi yang sering digunakan di AC.
e. Evaporator
Evaporator adalah alat untuk menyerap kalor dari ruang yang akan didinginkan. Pada evaporator terjadi perubahan fase refrigeran dari campuran cair jenuh menjadi gas panas lanjut tanpa adanya perubahan suhu, dan perubahan fase dari gas menjadi gas panas lanjut yang disertai dengan peningkatan suhu pada pemanasan lanjut.
Gambar 2.10 Evaporator
Jenis-jenis evaporator ada 2 yaitu evaporator bersirip dan evaporator jenis plat. Beda evaporator bersirip dan evaporator pipa berplat fungsi dan bentuknya. Fungsi evaporator bersirip adalah untuk mendinginkan udara, evaporator plat pada kulkas 1 pintu untuk mendinginkan beban pendingin yang bersentuhan dengan evaporator oleh karena itu evaporator bersirip terdapat rongga dan sirip agar udara yang melewati evaporator dapat bersentuhan dengan evaporator. Evaporator jenis pipa berplat kulkas 1 pintu berbentuk plat agar dapat menampung barang yang menjadi beban pendingin.
f. Kipas
Kipas adalah alat untuk menghembuskan dan mensirkulasikan udara dingin dari evaporator. Pada kulkas 2 pintu udara dingin yang dihembuskan
yang akan mendinginkan benda-benda yang akan didinginkan atau dibekukan di dalam ruang evaporator.
Gambar 2.11 Kipas g. Refrigeran
Pada suatu sistem pendingin kompresi uap refrigeran adalah bagian yang penting dalam fluida yang digunakan. Refrigeran berfungsi sebagai cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan melepas kalor di kondensor. Refrigeran yang biasa digunakan pada mesin pendingin kulkas 2 pintu adalah R-134a. Sifat R-134a adalah tidak merusak lapisan ozon, titik didih R-134a -30°C, rumus molekul CH2FCF3.
Refrigeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :
- Tidak beracun.
- Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang dipakai pada mesin pendingin.
- Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak pelumas, udara dan sebagainya.
- Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
- Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar kalor yang diserap evaporator besar.
- Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi. Secara khusus sifat dari refrigeran R-134a adalah: - Tidak mudah terbakar.
- Tidak merusak lapisan ozon.
- Tidak beracun, berwarna, dan berbau. - Mudah diperoleh.
- Memiliki kestabilan yang tinggi.
Perbedaan kulkas 1 pintu dengan kulkas 2 pintu adalah bentuk kulkas 2 pintu terdapat 2 pintu (termasuk pintu freezer). Pintu pertama dari Kulkas 2 pintu untuk membuka ruang pendingin kulkas yang di dalamnya berisi benda-benda atau bahan makanan yang akan didinginkan. Pintu kedua untuk membuka ruang freezer. Tujuan dibuat 2 pintu adalah agar freezer tidak sering kemasukan udara sekitar ketika pintu ruang pendingin sering dibuka. Untuk kulkas 1 pintu hanya memiliki 1 pintu saja yaitu sebagai pintu freezer, sehingga ketika ruang pendingin dibuka, ruang freezer tidak ikut terbuka, sehingga di ruang freezer mudah terbentuk bunga es.
Dari cara kerjanya, kulkas 2 pintu menggunakan udara dingin yang disirkulasikan melalui evaporator ke ruang pendingin menggunakan kipas. Evaporator kulkas 2 pintu berfungsi untuk mendinginkan udara dalam ruang pendingin sedangkan evaporator kulkas 1 pintu langsung menyerap kalor yang menjadi beban pendinginan.
Daya listrik yang digunakan pada kulkas 1 lebih hemat dari pada kulkas 2 pintu karena pada kulkas 2 pintu beban komponen yang menggunakan listrik lebih banyak dari pada 1 pintu. Contohnya heater pada kulkas 2 pintu yang menyala selama 15 menit setiap 7 jam dan kipas pada kulkas 2 pintu untuk mensirkulasikan udara dalam ruang pendingin agar dapat melewati evaporator.
Komponen yang digunakan pada kulkas 1 pintu sama dengan kulkas 2 pintu hanya kulkas 2 pintu ada tambahan kipas untuk mensirkulasikan udara di dalam ruang pendingin dan kebanyakan kulkas 2 pintu menggunakan kondensor bersirip dengan ditambah kipas yang mengalirkan udara panas melalui atas bak penampung air hasil pencairan bunga es agar air dari pencairan bunga es dapat menguap, jadi konsumen tidak perlu membuang air hasil pencairan bunga es.
Contoh mesin pendingin kulkas 2 pintu yang ada di pasaran adalah sebagai berikut:
Gambar 2.12 Mesin Pendingin Kulkas 2 (dua) pintu Dimensi : 1090 mm x 560 mm x 535 mm Evaporator : Aluminium pipe OD8 x t 1,0 mm Capilary pipe : 1500 mm
Condensor : Steel Pipe 21000 mm
Kompresor : Panasonic SF48C10RAX. 220V/50Hz,139W Refrigeran : R-134a, 100 gram
Temperature Control : Automatic (Adjustable) 2.1.5 Cara Kerja Mesin Pendingin Kulkas 2 pintu
Cara kerja mesin pendingin kulkas 2 pintu adalah dengan menggunakan siklus kompresi uap. Refrigeran ditekan oleh kompresor, dari kompresor masuk kondensor untuk membuang panas, mengalir lagi ke filter untuk menyaring kotoran-kotoran yang terbawa refrigeran sebelum memasuki pipa kapiler. Pada pipa kapiler tekanan dan temperatur refrigeran diturunkan, selanjutnya refrigeran mengalir masuk ke evaporator sehingga membuat suhu evaporator rendah. Pada evaporator ada udara yang dialirkan menggunakan fan untuk mendinginkan ruang pendingin. Setelah melewati evaporator refrigeran mengalir lagi masuk ke kompresor.
2.1.6 Siklus Kompresi Uap
Dari berbagai jenis sistem refrigerasi, siklus kompresi uaplah yang paling banyak digunakan pada mesin pendingin kulkas 2 pintu. Komponen utama yang digunakan pada siklus kompresi uap adalah kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator. Skema siklus kompresi uap dapat dilihat pada Gambar 2.13, Gambar 2.14, Gambar 2.15.
Gambar 2.13 Skema siklus kompresi uap
Gambar 2.14 Siklus kompresi uap dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut pada p-h diagram
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada diagram T-s
Proses-proses pada siklus kompresi uap tersusun atas: a. Proses 1 - 2 (Proses kompresi)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor. Refrigeran berbentuk gas bertekanan rendah masuk kompresor lalu ditekan oleh kompresor sehingga tekanan refrigeran meningkat menjadi bertekanan tinggi. Proses kompresi berlangsung secara isentropic.
b. Proses 2 - 2a (Proses penurunan suhu)
Proses ini terjadi sebelum masuk kondensor. Pada proses ini refrigeran berbentuk gas menjadi gas jenuh disertai dengan penurunan suhu. c. Proses 2a - 2b (Proses kondensasi)
Proses ini berlangsung pada kondensor. Refrigeran bertemperatur tinggi masuk kondensor untuk melepaskan kalor sehingga terjadi proses perubahan fase. Dalam proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada tekanan tinggi yang tetap dan temperatur yang tetap pula.
d. Proses 2b - 3 (Proses pendinginan lanjut)
Pendinginan lanjut adalah proses untuk mengondisikan agar refrigeran yang keluar dari kondensor benar-benar dalam kondisi cair. Proses ini diperlukan agar refrigeran yang masuk kedalam pipa kapiler tidak bercampur dengan gas yang dapat menyebabkan timbulnya masalah pada sistem pendingin. Jika refrigeran berbentuk cairan utuh maka akan memudahkan refrigeran mengalir pada pipa kapiler. Penurunan suhu terjadi pada proses ini. Suhu refrigeran lebih rendah dari suhu refrigeran saat mengembunkan di kondensor.
e. Proses 3 - 4 (Proses penurunan tekanan dan penurunan suhu)
Pada proses ini refrigeran dalam fase cair masuk kedalam pipa kapiler agar tekanannya menurun karena diameter pipa yang kecil, sehingga terjadi hambatan yang melawan tekanan dari refrigeran. Karena diameter pipa yang sangat kecil maka terjadi penurunan tekanan, akibat adanya penurunan tekanan terjadi pula penurunan suhu.
f. Proses 4 - 1a (Proses evaporasi)
Pada proses ini refrigeran memasuki evaporator untuk menyerap kalor pada ruang yang akan didinginkan. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari campuran cair dan gas menjadi gas jenuh.
g. Proses 1a – 1 (Proses pemanasan lanjut)
Pemanasan lanjut adalah proses untuk mengondisikan agar refrigeran yang keluar dari evaporator benar-benar dalam bentuk gas sebelum memasuki kompresor. Jika refrigeran masuk kedalam kompresor dalam bentuk cair maka akan dapat merusak kompresor. Dengan adanya pemanasan lanjut maka nilai Qin akan meningkat dan COP juga akan
meningkat.
Untuk mendapatkan karakteristik kulkas 2 (dua) pintu diperlukan persamaan-persamaan perhitungan untuk menghitung Win, Qout, Qin,
a. Kerja kompresor (win)
Besarnya kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.4).
(2.4) Pada Persamaan (2.4) :
= Kerja kompresor
= Enthalpy saat masuk kompresor = Enthalpy saat keluar kompresor b. Kalor yang dilepas kondensor (Qout)
Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.5).
(2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
= Kalor yang dilepas kondensor = Enthalpy saat keluar kondensor = Enthalpy saat keluar kondensor c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.6).
(2.6)
Pada Persamaan (2.6) :
= Enthalpy saat keluar evaporator = Enthalpy saat masuk evaporator d. COP (Coefficient Of Performance)
COP dari kulkas 2 pintu dapat dihitung dengan Persamaan (2.7) dan (2.8).
(2.7)
COP ideal = (2.8)
Pada Persamaan (2.7) dan (2.8) :
COP ideal : koefisien prestasi maksimum kulkas 2 pintu
: koefisien prestasi aktual kulkas 2 pintu
Te : suhu evaporator (K)
Tc : suhu kondensor (K)
COP digunakan untuk mengetahui performa dari siklus kompresi uap. Semakin tinggi nilai COP maka semakin baik pula siklus kompresi uapnya. COP sendiri tidak memiliki satuan karena merupakan hasil pembandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan kerja kompresor.
e. Efisiensi
Efisiensi adalah besarnya tingkat efektifitas pada kulkas 2 pintu, yang dapat dihitung dengan Persamaan (2.9).
Efisiensi = (2.9)
f. Laju aliran massa
Laju aliran massa adalah laju massa per satu satuan waktu, yang dapat dihitung dengan Persamaan (2.10).
Pada Persamaan (2.10) : : laju aliran massa refrigeran
V : Voltase kompresor (V)
I : Arus kompresor (ampere)
P : Daya kompresor
Dengan bantuan p-h diagram maka dapat diketahui nilai enthalpi di setiap keadaan pengujian siklus kompresi uap. Pada penelitian ini digunakan refrigeran 134a. P-h diagram untuk refrigeran 134a disajikan pada Gambar 2.16.
2.1.7 Isolator
Isolator digunakan untuk mencegah terjadinya perpindahan kalor dari ruang yang akan didinginkan. Isolator yang baik adalah benda yang memiliki konduktivitas thermal yang rendah, dan tidak mudah menghantarkan panas. Pada penelitian ini digunakan media gabus sebagai isolator karena gabus tahan terhadap suhu dingin. Sifat-sifat gabus adalah sebagai berikut:
1. Memiliki massa jenis = 2. Memiliki kalor jenis = 3. Memiliki nilai konduktifitas thermal bahan = 2.2 Tinjauan Pustaka
Anwar (2010) telah melakukan penelitian tentang efek beban pendinginan terhadap performa sistem mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a) membahas efek beban pendinginan terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi (b) menghitung koefisien prestasi mesin pendingin (c) waktu pendinginan yang ideal pada mesin ini. Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut: (a) beban pendinginan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang pendingin (b) data dianalisi secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan focus model 802 (c) data dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus. Dari hasil penelitian didapatkan: (a) peningkatan beban pendinginan menyebabkan koefisien prestasi sistem pendingin akan membentuk kurva parabola (b) performa optimum pada pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan cop sebesar 2,64 (c) waktu pendinginan diperoleh paling lama pada beban pendingin yang paling tinggi (bola lampu 400 watt).
Handoyo dan Lukito (2002) telah melakukan penelitian tentang analisa pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada line suction terhadap performansi mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a) membahas pengaruh usaha melilitkan pipa kapiler pada line suction (b) menghitung performansi mesin pendingin tersebut (c) menghitung waktu pendinginan. Penelitian ini dilakukan
dengan batasan-batasan sebagai berikut : (a) mesin pendingin yang digunakan adalah kulkas 2 pintu (b) beban pendinginan yang digunakan air. Dari hasil penelitian didapatkan (a) pipa kapiler yang dililitkan pada line suction dapat meningkatkan nilai COP kulkas 2 pintu (b) waktu pendinginan tidak banyak perubahan.
Wilis (2013) telah melakukan penelitian tentang penggunaan refrigeran R-22 dan R-134a pada mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a) menghitung prestasi kerja refrigeran R-22 yang dibandingkan dengan refrigeran R-134a (b) membahas refrigeran yang lebih ramah lingkungan antara R-22 dengan R-134a. Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut: (a) refrigeran yang digunakan R-22 dan R-134a (b) menggunakan mesin pengkondisian udara dengan motor penggerak kompresor berkapasitas 2 HP. Dari hasil penelitian didapatkan: (a) refrigeran R-22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik dari l34a, tetapi tidak ramah lingkungan (b) refrigeran R-l34a lebih ramah lingkungan, tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R-22.
25
PEMBUATAN ALAT
3.1 Pembuatan Alat
Langkah pembuatan alat didasarkan pada diagram alir seperti yang tersaji pada Gambar 3.1.
Tidak baik Baik
Gambar 3.1 Diagram Alir Pelaksanaan Pembahasan, Kesimpulan dan Saran
Mulai
Perancangan mesin pendingin kulkas 2 pintu
Penyambungan komponen-komponen kulkas 2 pintu Persiapan komponen-komponen kulkas 2 pintu
Uji coba
Pemvakuman kulkas 2 pintu
Selesai
Pengolahan data Qin, Qout, Win, COP, efisiensi dan laju aliran
massa
Pengisian Refrigeran 134a
3.2 Alat dan Bahan
Mesin pendingin beserta bagian-bagiannya disajikan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.
Gambar 3.2 Konstruksi kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan 12U
Gambar 3.3 Konstruksi kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan 12U a b c d e f
Keterangan untuk Gambar 3.2 dan Gambar 3.3. a. Kompresor b. Kondensor c. Evaporator d. Pipa Kapiler e. Fan f. Filter
Mesin pendingin kulkas 2 pintu memiliki komponen-komponen: (a) Kompresor, (b) Kondensor, (c) Evaporator, (d) Pipa kapiler, (e) Fan, (f) filter.
a) Kompresor
Kompresor berfungsi meningkatkan tekanan refrigeran dan menghisap sekaligus memompa refrigeran sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refrigeran yang mengalir pada pipa-pipa mesin pendingin. Pada alat mesin pendingin yang dibuat menggunakan kompresor hermetik merek Toshiba dengan daya dan Voltase 220 V. Gambar 3.4 memperlihatkan kompresor yang digunakan dalam pembuatan mesin pendingin.
Gambar 3.4 Kompresor b) Kondensor
Kondensor berfungsi melapaskan kalor refrigeran. Kondensor yang digunakan dalam pembuatan mesin pendingin adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat. Pada percobaan ini kondensor yang digunakan adalah kondensor 12U dan kondensor 14U. Lebar 45 cm dengan diameter pipa 3 mm. Jarak antar sirip
3,5 cm, diameter sirip 1,4 mm, bahan pipa dan sirip terbuat dari besi, panjang pipa. Gambar 3.5 memperlihatkan kondensor yang digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin.
Gambar 3.5 Kondensor c) Pipa kapiler
Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter 0,7 mm atau 0,028 inch dan bahan yang digunakan tembaga. Gambar 3.6 memperlihatkan pipa kapiler yang digunakan.
Gambar 3.6 Pipa Kapiler d) Evaporator
Evaporator yang digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin ini adalah jenis pipa bersirip. Evaporator berfungsi menyerap kalor beban pendinginan. Bahan evaporator adalah tembaga, diameter pipa evaporator 5 mm, bahan sirip adalah seng dengan tebal 0,5 mm, jarak sirip 1 cm, dengan jumlah sirip 20 buah. Gambar 3.7 memperlihatkan evaporator yang digunakan dalam pembuatan alat.
Gambar 3.7 Evaporator e) Fan
Fan adalah kipas yang mengalirkan udara yang akan melewati evaporator karena pada kulkas 2 pintu proses pendinginannya menggunakan udara dingin yang disemprotkan pada ruang pendingin melalui evaporator. ukuran kipas 120 x 120 x 38 mm, Voltase 220-240 V dan arus 0.14 A.
Gambar 3.8 Fan f) Filter
Dalam membuat mesin pendingin harus menggunakan filter untuk menyaring kotoran agar tidak masuk ke dalam sebuah sistem pendingin dan masuk ke dalam kompresor. Filter yang digunakan memiliki dimensi panjang 8,5 cm, diameter 19 mm dan bahan filter terbuat dari tembaga. Terdapat 1 saluran
masuk dan 1 saluran keluar. Gambar 3.9 memperlihatkan gambar filter yang digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin.
Gambar 3.9 Filter 3.3 Peralatan Penunjang pembuatan alat dan Penelitian
Dalam pembuatan mesin pendingin digunakan beberapa peralatan penunjang diantaranya:
a) Pemotong Pipa (Tubbing cutter)
Tubbing cutter fungsinya untuk memotong pipa-pipa pada mesin
pendingin agar potongan yang dihasilkan bias rata dan kotoran dari tembaga tidak banyak. Untuk memotong pipa dengan Tubbing cutter yaitu pipa dimasukan antara roller dan cutting wheel lalu tangkai dari Tubbing cutter diputar 360°, lebih jelasnya ditunjukkan pada Gambar 3.10.
b) Pengembang pipa (flaring tool)
Flaring tool fungsinya untuk mengembangkan ujung pipa agar dapat
disambung dengan sambungan berulir. Flaring tool terdiri dari 2 buah blok ini membentuk lubang dengan bermacam-macam ukuran pipa yang dapat diselipkan. Selain itu flaring tool juga mempunyai sebuah joke yang terdiri kaki-kaki yang dapat diselipkan pada blok yang mempunyai sebuah baut pada bagian atasnya dengan batang yang dapat diputar, sedangkan pada ujung lain pada bagian bawah diberi sebuah flare cone yang berbentuk kerucut dengan sudut 45° untuk menekan dan mengembangkan ujung pipa.
Gambar 3.11 Pengembang Pipa (flaring tool) c) Tang
Tang adalah alat yang digunakan untuk mencengkram, memotong, dan memutar kawat atau tabel. Dalam pembuatan mesin pendingin ini tang berfungsi untuk menjapit pipa pada saat pengelasan, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.12.
d) Alat Las
Fungsinya alat las untuk menyambungkan pipa-pipa pada mesin pendingin. Bila hasil pengelasan kurang bagus bias berakibat kebocoran dalam sambungan. Proses pengelasan juga berpengaruh penting dalam pembuatan mesin pendingin, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Alat las
e) Bahan Las
Bahan las yang digunakan untuk menyambung pipa-pipa mesin pendingin yaitu berupa perak dan borak. Penggunaan bahan borak diperlukan untuk penyambungan tembaga dengan besi, agar hasil pengelasan lebih baik. Bahan perak digunakan untuk mengelas pipa tembaga dengan tembaga. Lebih jelasnya seperti ditunjukan pada Gambar 3.14.
f) Pompa Vakum
Pompa vakum fungsinya untuk mengosongkan atau menghilangkan gas-gas yang tidak perlu seperti udara dan uap air di dalam sistem mesin pendingin. Hal ini dilakukan agar tidak mengganggu kerja mesin pendingin saat dioperasikan, lebih jelasnya seperti ditunjukan pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Pompa Vakum g) Termokopel
Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan suhu besaran entalpi refrigerant sebagai data yang dibutuhkan. Jenis termokopel yang digunakan adalah Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy)/ Alumel (Ni-Al alloy)). Prinsip kerjanya ujung kabel ditemperlkan pada bagian yang akan diukur kemudian sensor akan secara otomatis bekerja dan hasilnya ditampilkan pada layar digital, seperti ditunjukan pada Gambar 3.16.
h) Clamp Meter
Clamp meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus dan temperatur. Penggunaan alat ukur clamp meter dalam pengambilan data yaitu untuk mengukur kuat arus kompresor. Jenis clamp meter yang digunakan adalah model KS-88. Prinsip kerjanya clamp meter dijepitkan ke antara kabel kompresor kemudian sensor secara otomatis akan bekerja dan hasilnya akan ditampilkan pada layar digital, seperti Gambar 3.17.
Gambar 3.17 Clamp Meter
i) Pressure Guage
Pressure Guage digunakan untuk mengukur tekanan refrigerant baik pada
saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Pada mesin pendingin ini dipasang 2
Pressure Guage pada tekanan keluar kompresor dan tekanan masuk (isap)
kompresor. Pressure Guage yang digunakan ada 2 jenis seperti pada Gambar 3.18.
- Tekanan 0-220 Psi (dipasang pada pipa masuk kompresor, berwarna biru). - Tekanan 0-500 Psi (dipasang pada pipa keluar kompresor, berwarna
Gambar 3.18 Pressure Guage 3.4 Proses pemvakuman
Setelah proses penyambungan selesai, sebuah rangkaian mesin pendingin standar sudah berbentuk. Proses selanjutnya yang harus dilakukan adalah pemvakuman. Proses pemvakuman menggunakan pompa vakum dengan tujuan untuk mengosongkan atau menghilangkan udara yang ada di dalam pipa-pipa mesin pendingin. Pada proses pemvakuman dapat dilihat juga apakah sebuah rangkaian sistem pendingin yang dibuat mengalami kebocoran pada saat proses penyambungan. Untuk mengetahui terjadinya kebocoran, busa sabun dioleskan pada pipa-pipa atau sambungan. Apabila terdapat gelembung-gelembung udara pada bagian yang di olesi busa sabun, dapat dipastikan rangkaian mesin pendingin terjadi kebocoran. Untuk proses pemvakuman lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.19.
3.5 Proses Pengisian Freon
Setelah rangkaian mesin pendingin dalam kondisi vakum, proses selanjutnya adalah pengisian refrigeran. Jenis refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin yang dibuat adalah R-134a. Saat proses pengisian berlangsung tekanan pada preasure gauge warna biru (tekanan rendah) akan naik dan menunjuk angka 50 psi. proses pengisian refrigeran melalui selang yang dihubungkan ke dalam dob yang terhubung pada kompresor. Proses pengisian refrigeran hampir sama dengan proses pemvakuman, tapi pada saat proses pengisian tidak menggunakan alat pompa vakum melainkan menggunakan tabung refrigeran. Untuk pengisian refrigeran lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar3.20.
Gambar 3.20 Pengisian refrigeran R-134a 3.6 Proses Uji Coba
Pada proses uji coba ini alat diuji dengan cara dinyalakan selama 1 jam. Apakah alat sudah dapat bekerja dengan baik atau tidak. Jika terjadi kerusakan maka harus memperbaiki lagi tiap komponennya. Maka kembali ke proses penyambungan lagi. Jika sudah berhasil dapat memulai pengambilan data P1, P2,
37
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Mesin yang Diteliti
Mesin yang diteliti adalah kulkas 2 pintu dengan mempergunakan kondensor 14U dan 12U. Evaporator yang digunakan adalah evaporator standar kulkas 2 pintu dengan kompresor berdaya HP, dengan panjang pipa kapiler 150 cm. Gambar 4.1 menyajikan mesin yang diteliti.
Gambar 4.1 Mesin yang diteliti (kulkas 2 pintu) 4.2 Skematik Mesin Pendingin yang Diteliti
Gambar 4.2 menyajikan skematik dari mesin pendingin kulkas 2 pintu yang diteliti. Dalam skematik ini ditentukan posisi titik-titik yang dipasang termokopel, alat ukur tekanan (pressure gauge), dan tang ampere. Alat ukur suhu refrigeran di tempatkan sebelum masuk kompresor dan di tempatkan sebelum masuk pipa kapiler. Alat ukur tekanan refrigeran di tempatkan sebelum masuk kompresor dan setelah keluar kompresor. Tang ampere ditempatkan pada kabel kompresor yang mendapat arus listrik.
Gambar 4.2 Skematik mesin pendingin kulkas 2 pintu Keterangan pada Gambar 4.2:
Titik 1 : Tempat pemasangan termokopel 1 (T1) dan alat ukur tekanan P1
Titik 2 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan P2
Titik 3 : Tempat pemasangan termokopel 2 T3
Titik 4 : Tempat pemasangan tang ampere 4.3 Variasi Penelitian
Variasi di dalam penelitian ini adalah panjang pipa kondensor yang dipergunakan pada mesin pendingin: (a) kondensor dengan 14U dan (b) kondensor dengan 12 U.
4.4 Alat Bantu Penelitian
Proses penelitian kulkas 2 pintu membutuhkan alat-alat yang dipergunakan untuk membantu pengujian kulkas 2 pintu tersebut. Alat-alat bantu tersebut adalah termokopel dan alat penampilnya, air, pengukur tekanan, serta, P-h diagram.
1. Termokopel dan Alat penampil suhu digital
Termokopel mempunyai fungsi sebagai sensor suhu yang digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan dengan listrik. Alat penampil suhu digital mempunyai fungsi sebagai alat yang memperlihatkan nilai suhu yang diukur.
(a) Termokopel (b) Penampil suhu digital Gambar 4.3 Termokopel dan alat penampil suhu digital 2. Pengukur Tekanan
Pengukur tekanan (pressure gauge) mempunyai fungsi untuk mengetahui nilai tekanan refrigeran. Pengukur tekanan berwarna merah untuk mengukur tekanan tinggi, sedangkan yang berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah. Hasil pengukuran tekanan refrigeran merupakan “tekanan pengukuran”, bukan tekanan absolut. Hasil pengukuran tekanan pengukuran ditambah 14,7 psi menyatakan tekanan absolut.
Gambar 4.4 Pengukur Tekanan 3. P – h diagram
P–h diagram mempunyai fungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap mesin pendingin. Dengan P- h diagram, dapat diketahui nilai entalpi di setiap titik yang diteliti, terutama di titik 1, 2, 3, 4, suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator.
4. Air
Air mempunyai fungsi sebagai beban pendinginan pada mesin pendingin yang dipergunakan dalam penelitian.
Gambar 4.6 Air (beban pendinginan) 5. Tang Ampere
Tang ampere adalah alat untuk mengukur arus listrik. Cara penggunaannya adalah kabel yang akan diukur di lewatkan pada lobang tang ampere, setelah dilewatkan lobang tang ampere maka digital tang ampere akan membaca arus yang melintas pada kabel.
4.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang Sudah Ditentukan
Untuk mendapatkan data–data hasil penelitian dipergunakan alat ukur termokopel, alat ukur tekanan dan tang ampere. Pengukuran suhu, tekanan, arus dan voltage dilakukan setiap 15 menit. Hasil penelitian disajikan pada tabel seperti terlihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Tabel untuk hasil pengukuran suhu, tekanan, arus dan voltage
No Waktu t (menit) P1 (psia) P2 (psia) T1 (°F) T3 (°F) Tbenda (°F) I (A) V (V) 1 15 2 30 3 45 4 60 5 75 6 90 7 105 8 120 9 135 10 150 11 165 12 180 13 195 14 210 15 225 16 240 17 255 18 270 19 285 20 300 21 315 22 330 23 345 24 360 25 375 26 390 27 405 28 420 29 435 30 450 31 465 32 480
4.6 Cara Mengolah Data Prosedur pengolahan data :
1. Setelah semua data suhu dan tekanan pada setiap titik diperoleh maka langkah selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus kompresi uap pada P–h diagram. Dengan menggambarkan dalam P–h diagram dapat diketahui nilai entalpi (h1, h2, h3, h4), suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator.
2. Data nilai-nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk menghitung besarnya energi kalor per satuan massa yang dilepaskan kondensor, menghitung kerja kompresor, menghitung besarnya energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator, nilai COP kulkas 2 pintu, efisiensi, serta laju aliran massa refrigeran.
3. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan-persamaan yang ada seperti persamaan (2.4) untuk menghitung kerja kompresor, persamaan (2.5) untuk menghitung energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, persamaan (2.6) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, persamaan (2.7) untuk menghitung COPaktual,
persamaan (2.8) untuk menghitung COPideal, persamaan (2.9) untuk
menghitung efisiensi, persamaan (2.10) untuk menghitung laju aliran massa. 4. Hasil-hasil perhitungan (Qin, Qout, Win, COPaktual, COPideal, Laju aliran massa,
efisiensi), kemudian digambarkan dalam bentuk grafik agar memudahkan untuk melakukan 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 penelitian.
44
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PENGOLAHAN
DATA, SERTA PEMBAHASAN
5.1 Data Hasil Percobaan
Data hasil percobaan untuk nilai tekanan refrigeran (P1 dan P2) dan suhu
refrigeran (T1 dan T3) pada titik-titik yang telah ditentukan pada waktu tertentu,
ditampilkan pada Tabel 5.1 dan Tabel 5.2.
Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 dan P2), suhu (T1 dan T3), suhu benda,
arus, voltage untuk mesin dengan 14U No Waktu (menit) P1 (psia) P2 (psia) T1 (°F) T3 (°F) Tbenda (°F) I (A) V (V) 1 15 26,45 195,33 34,21 84,92 31,96 0,84 162,73 2 30 26,45 196,58 26,24 97,57 25,97 0,88 161,95 3 45 26,20 200,33 27,23 99,10 24,58 0,89 161,43 4 60 25,20 187,20 21,65 96,44 22,06 0,87 161,70 5 75 25,20 182,83 21,97 96,49 20,57 0,84 213,00 6 90 25,70 197,20 22,01 98,47 20,57 0,80 211,50 7 105 25,45 193,45 21,25 97,88 20,21 0,81 213,00 8 120 25,20 191,58 21,38 97,66 19,18 0,81 214,50 9 135 24,70 187,83 20,21 95,27 18,10 0,81 215,75 10 150 25,70 194,70 21,43 98,51 19,09 0,81 215,75 11 165 25,20 194,70 18,37 98,24 18,41 0,82 215,75 12 180 25,20 189,08 19,90 97,84 18,28 0,79 217,00 13 195 25,20 191,58 23,72 98,38 18,77 0,80 217,50 14 210 25,70 199,08 22,91 101,98 19,72 0,81 216,50 15 225 25,70 202,20 19,18 99,23 19,63 0,81 215,25 16 240 24,95 194,70 20,71 99,41 19,13 0,80 215,25 17 255 25,20 192,20 20,84 99,46 19,18 0,81 214,25 18 270 25,70 202,83 18,91 101,30 20,17 0,82 212,50 19 285 25,70 197,83 25,25 102,52 24,58 0,81 211,75 20 300 25,45 194,08 31,51 99,14 24,80 0,82 211,25 21 315 25,45 192,20 21,29 99,64 19,31 0,81 212,00 22 330 25,70 195,33 20,08 98,87 19,36 0,80 212,75 23 345 25,20 193,45 20,84 99,32 19,45 0,80 213,00 24 360 25,70 195,95 20,21 101,26 19,54 0,80 213,75 25 375 25,95 195,95 20,35 99,68 19,63 0,80 215,00
No Waktu (menit) P1 (psia) P2 (psia) T1 (°F) T3 (°F) Tbenda (°F) I (A) V (V) 26 390 25,95 195,33 20,48 99,73 19,72 0,80 216,25 27 405 25,70 196,58 21,34 102,34 20,12 0,79 216,75 28 420 25,45 195,95 25,07 98,78 19,99 0,78 218,00 29 435 25,45 187,20 23,50 97,52 19,04 0,76 218,25 30 450 25,20 187,20 20,03 99,32 19,36 0,77 220,25 31 465 25,20 189,08 21,34 98,20 18,95 0,77 220,50 32 480 24,70 185,95 19,18 98,06 18,91 0,78 219,50
Tabel 5.2 Hasil pengukuran tekanan (P1 an P2), suhu (T1 dan T3), suhu benda,
arus, voltage untuk mesin dengan 12U No Waktu (menit) P1 (psia) P2 (psia) T1 (°F) T3 (°F) Tbenda (°F) I (A) V (V) 1 15 28,45 205,08 39,65 99,73 43,70 0,87 218,25 2 30 28,70 219,45 33,44 106,30 38,30 0,86 216,75 3 45 28,20 208,45 32,54 102,34 33,80 0,86 217,50 4 60 27,70 207,83 29,62 104,32 30,16 0,83 216,50 5 75 27,95 211,58 29,39 104,50 27,19 0,87 215,75 6 90 27,70 200,95 29,08 98,15 24,89 0,88 216,25 7 105 26,95 207,20 29,21 104,50 23,23 0,89 214,75 8 120 26,95 199,08 30,25 100,76 20,66 0,88 214,25 9 135 27,20 200,95 31,55 100,54 21,97 0,83 214,50 10 150 27,20 206,58 31,64 102,38 21,47 0,87 213,75 11 165 27,70 208,45 33,40 102,56 21,38 0,84 214,75 12 180 27,45 204,08 32,95 99,14 20,93 0,83 216,75 13 195 28,70 210,95 33,08 103,78 21,74 0,83 217,25 14 210 27,95 197,83 30,07 100,18 21,56 0,81 216,75 15 225 29,20 194,08 30,29 100,00 22,37 0,83 217,50 16 240 26,70 197,20 30,83 101,80 20,08 0,82 216,50 17 255 27,20 202,20 27,37 100,13 21,25 0,83 216,75 18 270 28,20 199,70 28,99 101,30 22,33 0,83 215,00 19 285 29,70 214,08 29,89 105,22 23,45 0,87 212,75 20 300 31,70 204,08 29,98 105,22 21,97 0,83 212,00 21 315 27,70 214,08 30,29 105,67 21,43 0,87 209,75 22 330 27,95 208,45 30,07 104,32 21,49 0,86 209,25 23 345 27,20 205,95 30,43 102,25 21,38 0,86 209,25
No Waktu (menit) P1 (psia) P2 (psia) T1 (°F) T3 (°F) Tbenda (°F) I (A) V (V) 24 360 27,20 202,83 29,39 104,00 21,34 0,86 210,50 25 375 27,95 215,95 28,63 106,97 21,29 0,87 210,50 26 390 27,45 199,83 28,90 99,32 21,07 0,85 212,25 27 405 26,70 201,20 29,75 100,40 21,07 0,85 212,75 28 420 27,20 202,83 30,02 100,94 20,44 0,85 214,75 29 435 26,95 204,08 29,80 101,48 20,57 0,84 215,50 30 450 26,95 210,33 28,81 101,17 20,80 0,85 216,25 31 465 26,20 200,58 27,77 99,32 19,85 0,84 216,75 32 480 26,45 202,20 28,22 100,67 21,34 0,84 216,50 Keterangan :
- Pada saat pengambilan data, suhu kamar sebesar 27oC
- Media yang didinginkan adalah air dengan volume 500 ml dan suhu awal 28oC
- P1 : Tekanan refrigeran saat masuk kompresor (psia).
- P2 : Tekanan refrigeran saat keluar kompresor (psia).
- T1 : Suhu refrigeran saat masuk kompresor (oF).
- T3 : Suhu refrigeran saat masuk pipa kapiler (oF).
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 suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.3 dan Tabel 5.4.
Tabel 5.3 Hasil perhitungan Nilai Entalpi (h) di titik 1, 2, 3, 4, suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator untuk mesin dengan 14U No Waktu
(menit) h1 ( ) h2 ( ) h3 ( ) h4 ( ) Tevap (K) Tkond (K) 1 15 256,18 302,76 98,98 98,98 260,78 322,44 2 30 253,85 293,44 102,47 102,47 260,22 321,33
No Waktu
(menit) h1 ( ) h2 ( ) h3 ( ) h4 ( ) Tevap (K) Tkond (K) 3 45 251,52 301,60 101,31 101,31 260,78 324,11 4 60 256,18 292,28 98,98 98,98 259,67 316,33 5 75 252,69 293,44 100,14 100,14 260,22 321,33 6 90 249,19 288,79 100,14 100,14 260,78 324,11 7 105 246,87 289,95 96,65 96,65 260,22 321,89 8 120 251,52 299,27 100,14 100,14 259,67 321,89 9 135 250,36 286,46 104,80 104,80 259,67 321,33 10 150 249,19 288,79 102,47 102,47 260,78 321,33 11 165 250,36 286,46 100,14 100,14 260,78 322,44 12 180 241,04 287,62 100,14 100,14 260,78 322,44 13 195 250,36 292,28 100,14 100,14 260,78 321,33 14 210 244,54 295,77 102,47 102,47 260,78 322,44 15 225 244,54 294,61 101,31 101,31 259,67 327,44 16 240 246,87 291,12 100,14 100,14 260,78 321,33 17 255 250,36 289,95 100,14 100,14 260,78 321,33 18 270 244,54 284,13 102,47 102,47 259,11 327,44 19 285 242,21 288,79 104,80 104,80 259,11 321,33 20 300 244,54 291,12 97,81 97,81 260,78 321,89 21 315 249,19 294,61 100,14 100,14 258,00 319,11 22 330 251,52 302,76 97,81 97,81 259,67 320,78 23 345 249,19 293,44 100,14 100,14 260,78 321,89 24 360 251,52 299,27 112,95 112,95 260,78 321,89 25 375 243,37 288,79 100,14 100,14 260,78 321,89 26 390 244,54 285,29 100,14 100,14 259,67 321,89 27 405 243,37 286,46 102,47 102,47 260,78 321,33 28 420 243,37 288,79 100,14 100,14 260,78 320,78 29 435 244,54 289,95 101,31 101,31 259,67 316,33 30 450 250,36 294,61 98,98 98,98 259,67 320,78 31 465 249,19 291,12 97,81 97,81 258,00 316,33 32 480 246,87 291,12 103,64 103,64 255,78 321,61
Tabel 5.4 Hasil perhitungan Nilai Entalpi (h) di titik 1, 2, 3, 4, suhu kondensor dan suhu evaporator untuk mesin dengan 12U
No Waktu
(menit) h1 ( ) h2 ( ) h3 ( ) h4 ( ) Tevap (K) Tkond (K) 1 15 244,54 302,76 100,14 100,14 261,89 324,11
No Waktu
(menit) h1 ( ) h2 ( ) h3 ( ) h4 ( ) Tevap (K) Tkond (K) 2 30 253,85 307,42 121,10 121,10 263,00 333,56 3 45 251,52 314,40 114,12 114,12 264,11 326,33 4 60 256,18 309,75 109,46 109,46 260,78 324,11 5 75 256,18 313,24 109,46 109,46 260,78 332,44 6 90 253,85 302,76 100,14 100,14 260,78 325,22 7 105 245,70 312,08 100,14 100,14 260,78 326,33 8 120 245,70 300,43 97,81 97,81 260,78 323,00 9 135 256,18 300,43 100,14 100,14 263,00 327,44 10 150 251,52 307,42 100,14 100,14 261,89 331,89 11 165 256,18 316,73 100,14 100,14 260,78 328,56 12 180 256,18 302,76 97,81 97,81 260,78 329,67 13 195 260,84 302,76 102,47 102,47 261,89 327,44 14 210 260,84 302,76 100,14 100,14 261,89 321,89 15 225 244,54 279,47 97,81 97,81 261,89 321,89 16 240 253,85 298,10 100,14 100,14 260,78 321,33 17 255 256,18 305,09 111,79 111,79 260,78 324,11 18 270 251,52 300,43 100,14 100,14 261,89 321,33 19 285 251,52 302,76 102,47 102,47 264,11 331,89 20 300 256,18 314,40 116,45 116,45 265,78 327,44 21 315 256,18 302,76 100,14 100,14 260,78 331,89 22 330 256,18 302,76 111,79 111,79 261,89 331,89 23 345 253,85 312,08 104,80 104,80 259,67 331,33 24 360 256,18 307,42 102,47 102,47 259,67 324,11 25 375 244,54 302,76 110,62 110,62 260,78 331,89 26 390 255,02 306,25 103,64 103,64 260,78 323,00 27 405 249,19 292,28 98,98 98,98 257,44 324,11 28 420 252,69 299,27 108,29 108,29 260,78 326,33 29 435 250,36 302,76 105,97 105,97 260,78 327,44 30 450 251,52 299,27 108,29 108,29 263,00 332,44 31 465 250,36 299,27 103,64 103,64 260,78 326,33 32 480 248,03 302,76 103,64 103,64 260,22 324,11
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang dihasilkan oleh mesin kulkas 2 pintu, dapat menggunakan Persamaan (2.4). Pada saat t = 480 menit :
Win = h2-h1
= 291,12 kJ/kg – 246,87 kJ/kg = 44,25 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 44,25 kJ/kg. 2) Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas Kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor pada mesin kulkas 2 pintu, dapat menggunakan Persamaan (2.5). Pada saat t = 480 menit :
Qout = h2-h3
= 291,12 kJ/kg – 103,64 kJ/kg = 187,48 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 187,48 kJ/kg.
3) Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin kulkas 2 pintu, dapat menggunakan Persamaan (2.6). Pada saat t = 480 menit :
Qin = h1-h4
= 246,87 kJ/kg – 103,64 kJ/kg = 143,23 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 143,23 kJ/kg.
COP dipergunakan untuk menyatakan performance (unjuk kerja) dari mesin kulkas 2 pintu yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7). Pada saat t = 480 menit :
COP
aktual=
== = 3,24
COPideal
5) Efisiensi
Efisiensi adalah efektivitas dari kerja kompresor kulkas 2 pintu, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.8). Pada saat t = 480 menit :
Efisiensi = Efisiensi = 0,75
6) Laju aliran massa refrigeran ( )
Untuk mendapatkan besarnya laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.9). Pada saat t = 480 menit :
= =
= 0,0039 kg/s
Daya kompresor dibagi 1000 untuk mengonversi satuan watt ke dalam satuan kilowatt.
