LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN PENGKONDISIAN UDARA

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN PENGKONDISIAN UDARA

Disusun Oleh : Kelompok 28

Eko Prasetiyo 201710120311120

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2020

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN PENGKONDISIAN UDARA

Disusun Oleh :

Nama : Eko Prasetyo

NIM : 201710120311120

Kelas : VII-C

Kelompok : 28

Jurusan : Teknik Mesin

Malang, ………2021

Mengetahui, Menyetujui,

Kepala Laboratorium, Dosen Pembimbing,

Ir. Herry Suprianto,M.T.

NIP. 108 8709 0049

Ir. Herry Suprianto,M.T.

NIP. 108 8709 0049

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN

(3)

LABORATORIUM TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21

Fax. (0341) 460782 Malang 65144 LEMBAR ASISTENSI

Nama : Eko Prasetiyo NIM : 201710120311120

No Tanggal Catatan Asistensi Paraf

1

2

3

4

5 6

Malang, Januari 2021 Dosen Pembimbing

(Ir. Herry Suprianto,M.T.)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Balakang

(4)

Kebutuhan hidup manusia pada jaman sekarang sudah semakin berkembang, terutama masalah kenyamanan dalam kehidupan sehari-hari. Diantaranya adalah kebutuhan akan udara bersih dan segar pada daerah yang memiliki suhu udara yang relatif tinggi. Panas yang membuat orang menjadi tidak nyaman berada di dalam ruangan pada saat bekerja menjadikan suatu inspirasi bagi para ilmuwan untuk menciptakan alat yang bisa memberikan kesegaran udara di sekitarnya. Oleh karena itu diciptakan sistem refrigerasi dan pengondisian udara atau yang biasa disebut AC (air conditioning) (modul praktikum).

Sistem pengondisian udara tidak hanya berfungsi sebagai pendingin, tpi juga untuk mengatur suhu, kelembapan, dan kebersihan udara. Sistem pengondisian udara banyak digunakan pada bangunan – bangunan besar, industri, rumah tinggal, dan kendaraan.

Sedangkan sistem refrigerasi terutama pada mesin pendingin dimana bekerja berdasarkan siklus carnot yang bertujuan untuk menurunkan suhu. Siklus dari refrigeran, bekerjanya menyerap panas dari luar yang bersikulasi, kemudian uap refrigeran dicairkan kembali dengan tekanan tertentu.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam pembuatan laporan ini 1. Untuk mengetahui prestasi kerja mesin pendingin?

2. Untuk Mengetahui kondisi parameter - parameter udara dalam pengkondisiannya dan penggunaan diagram psikometri ?

3. Untuk Mengetahui siklus refrigerant dalam sistem refrigerasi dan penggunaan diagram mollier (diagram tekanan-entalpi) ?

1.3 Tujuan

Pada praktikum pengujian mesin pendingin ini diharapkan mahasiswa mampu : 1. Mengetahui prestasi kerja mesin pendingin.

2. Mengetahui kondisi parameter - parameter udara dalam pengkondisiannya dan penggunaan diagram psikometri.

3. Mengetahui siklus refrigerant dalam sistem refrigerasi dan penggunaan diagram mollier (diagram tekanan-entalpi).

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Refrigerasi Dan Pengkondisian Udara

Refrigerasi dan pengkodisian udara merupakan suatu proses yang saling berkaitan satu sama lain, akan tetapi masing-masing mempunyai ruang lingkup yang berbeda-beda.

Refrigerasi merupakan proses penurunan temperatur dan menjaga agar temperatur ruang

(5)

atau bahan yang ada di ruangan tetap berada di bawah temperatur sekelilingnya. Dengan kata lain ruang lingkup teknik refrigerasi adalah proses pendinginan. Bidang penerapannya banyak dijumpai pada indsutri pengawetan makanan (cold storage), industri bahan kimia, dan lain-lain.

Sedangkan teknik pengkodisian udara tidak hanya mendinginkan udara, tetapi penekanannya pada kenyamanan pengguna atau pemakai (Comfort Air Conditioning).

Menurut definisi pengkondisian udara adalah pengaturan simultan terhadap temperatur, kelembaman, aliran dan kebersihan udara di dalam suatu ruangan. Pengkondisian udara juga mencakup usaha pemanasan atau penghangatan ruangan. Penerapan pengkondisian udara banyak dijumpai pada pusat perbelanjaan, rumah tinggal, perhotelan, dan perkantoran (Bima, 2005).

2.2 Macam – Macam Sistem Pengondisian Udara

Untuk menjamin pengaturan dalam mengkondisikan udara ruangan yang teliti, maka sesuai dengan kemajuan teknik pengkondisian udara yang telah dicapai sampai pada saat ini, sistem pengkondisian udara dapat dikembangkan menjadi beberapa macam sistem. Hal tersebut terutama menyangkut perkembangan elemen pendinginnya, antara lain (Marthenia, 2007) :

1 Sistem udara penuh

Udara luar / udara primer dikondisikan pada instalasi yang terletak di luar gedung/ruangan, setelah itu udara primer hasil pengkondisian di distribusikan melalui saluran-saluran udara ke tiap-tiap ruangan; sehingga udara dalam ruangan menjadi terkondisikan oleh udara tersebut. Jadi dapat dikatakan bahwa kondisi ruangan sepenuhnya diatur oleh udara primer yang telah dikondisikan. Lihat Gambar 2.1.

Untuk mengatur suhu dan kelembaban yang diinginkan ada dua cara, yaitu dengan mengatur aliran refrigerant tanpa mengubah aliran udara (sistem volume konstan-temperatur variabel); dan dengan cara mengatur besar aliran udara dengan memasang damper (lihat Gambar 2.2) tanpa mengubah aliran refrigeran (sistem volume variabel-temperatur konstan).

(6)

Gambar 2.1. Sistem Udara penuh

Gambar 2.2. Damper, pengatur kapasitas udara

Sistem udara penuh biasanya digunakan untuk ruangan-ruangan yang luas, seperti aula, auditorium, super-market, gedung pertunjukan dan bioskop.

Pendingin dari sistem ini adalah refrigeran.

Keuntungan dari sistem ini adalah perancangan ,pemasangan, pemakaian dan perawatannya sederhana, selain itu biaya awalnya relatif murah. Sedangkan kekurangannya adalah kesulitan mengatur temperatur dan kelembaban yang berbeda di setiap ruangan, juga penempatannya yang memakan tempat. Contoh dari Sistem ini adalah AC Central.

2 Sistem air – udara

Pada sistem air-udara, seperti terlihat pada Gambar 2.3, unit koil kipas udara atau unit induksi dipasang pada ruangan yang akan dikondisikan. Air dingin (dalam hal pendinginan) atau air panas (dalam hal pemanasan) dialirkan kedalam unit tersebut, sedangkan udara ruangan dialirkan melalui unit tersebut sehingga udara tersebut menjadi dingin atau panas. Selanjutnya udara tersebut bersirkulasi di dalam ruangan. Demikian pula dengan keperluan ventilasi, udara luar yang telah didinginkan dan dikeringkan atau udara luar yang telah dipanaskan dan dilembabkan dialirkan dari mesin pengkondisian /unit penyegar udara primer ke

(7)

ruangan yang akan dikondisikan. Jadi pada sistem ini terdapat dua mesin pengkondisian, satu terdapat di luar ruangan sebagai pendingin udara primer, dan yang lainya terdapat dalam ruangan sebagai pendingin udara sekunder.

Gambar 2.3 Sistem air – udara (A).Dengan unit induksi

(B).Dengan unit koil kipas-udara 3 Sistem air – penuh

Pada sistem ini, alat pengkondisian udara diletakan di dalam ruangan yang akan dikondisikan, dalam alat ini tedapat koil udara, kipas udara dan pemanas.

Udara ruangan yang akan dikondisikan dilewatkan pada koil-koil yang terdapat pada sistem instalasi, kemudian udara yang telah terkondisikan ditiupkan ke ruangan (berbeda dengan sistem air-udara yang menggunakan udara primer/udara luar). Sedangkan udara primer dimasukan melalui celah pintu, jendela, ventilasi dengan saluran terpisah dari instalasi dan tidak dikondisikan terlebih dahulu, tetapi pada kasus lain, udara primer bisa dilewatkan melalui alat pengkondisian. Lihat Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Sistem air – penuh 4 Sistem udara tunggal

Sistem ini terdiri dari kipas udara, koil udara pendingin dan mesin refrigerasi yang berada pada satu kotak, dengan terminal pipa air pendingin dan daya listrik dibagian luarnya. Dengan demikian, kerja mesin hanya akan tergantung dari pemasukan air dan daya listrik. Udara ruangan yang akan dikondisikan dilewatkan pada instalasi, kemudian ditiupkan kembali ke ruangan.

Sedangkan udara primer dimasukan melalui celah pintu, jendela, ventilasi dengan saluran terpisah dari instalasi dan tidak dikondisikan terlebih dahulu, tetapi pada kasus lain, udara primer bisa dilewatkan melalui alat pengkondisian. Pada sistem ini umumnya pendinginan menggunakan refrigeran. Contoh dari sistem ini adalah AC jenis window, jenis lantai, jenis atap, dan jenis paket. Lihat Gambar 2.5.

(8)

KONDENSOR pengembunan

KOMPRESO R

pemampatan EKSPANSI

Penurunan tekanan

EVAPORATO R penguapan

Gambar 2.5 Sistem udara tunggal, jenis window

2.3 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Dalam Sistem Pengkondisian Udara

Untuk menghasilkan udara yang terkondisi dengan baik, dibutuhkan suatu cara (perlakuan) dan suatu alat yang akan membuat udara akan terkondisikan dengan baik.

Cara yang digunakan dalam sistem refrigerasi adalah dengan memanfaatkan sifat-sifat dari suatu cairan refrigeran dan dari hukum perpindahan kalor. Pemanfaatan dari sifat- sifat cairan refrigeran dan dari hukum perpindahan kalor akan mudah dijelaskan dengan siklus refrigerasi (Marthenia, 2007).

Pada siklus refrigerasi terdapat empat proses penting yaitu pemampatan, pengembunan, penurunan tekanan dan penguapan. Seperti pada diagram di bawah ini (Gambar 2.3), maka akan dijelaskan masing-masing dari proses tersebut.

Gambar 2.6 Siklus refrigerasi

Siklus kompresi uap merupakan suatu sistem yang memanfaatkan aliran prepindahan kalor melalui refrigeran. Siklus kompresi uap standar merupakan siklus

(9)

teoritis, dimana pada siklus tersebut mengasumsikan beberapa proses sebagai berikut (Bima, 2005) :

a) 1 – 2 Merupakan proses kompresi adiabatik dan reversibel, dari uap jenuh menuju kondensor.

b) 2 – 3 Merupakan proses pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut (desuperheating) dan pengembunan refrigerasi.

c) 3 – 4 Merupakan proses ekspansi unreversibel pada entalpi konstan, dari fasa cairan jenuh menuju tekanan evaporator.

d) 4 – 1 Merupakan proses penambahan kalor reversibel pada tekanan konstan yang menyebabkan terjadinya penguapan menuju uap jenuh.

1.3.1 Pemampatan (kompresi)

Alat yang digunakan dalam proses ini adalah kompresor.

Kompresor menghisap uap refrigeran dari ruang penampung uap. Di dalam ruang tersebut tekanannya diusahakan supaya tetap rendah, hal tersebut supaya refrigeran selalu berada dalam keadaan uap dan bertemperatur rendah. Dalam kompresor tekanan refrigeran dinaikan sehingga memudahkan pencairannya kembali. Energi yang dibutuhkan untuk kompresi diberikan oleh motor listrik yang menggerakan kompresor. Jadi dalam proses kompresi energi diberikan kepada uap refrigeran.

Saat uap refrigeran diisap masuk ke dalam kompresor, temperatur refrigeran masih rendah; tetapi selama proses kompresi berlangsung, temperaturnya naik. Jumlah refrigeran yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi tergantung pada jumlah uap yang diisap masuk ke dalam kompresor (seluruh refrigeran yang ada dalam mesin refrigerasi melewati kompresor).

1.3.2 Pengembunan (kondensasi)

Pada proses ini kondensor digunakan sebagai alat pengembun refrigeran. Uap refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi pada akhir kompresi dapat dengan mudah dicairkan dengan mendinginkannya dengan fluida pendingin (menggunakan air atau udara sebagai pendingin) yang berada pada temperatur normal. Dengan kata lain, uap refrigeran menyerahkan panasnya (kalor laten pengembunan) kepada fluida pendingin di dalam kondensor, sehingga mengembun dan menjadi cair. Jadi karena

(10)

fluida menyerap panas dari refrigeran, maka fluida pendingin akan menjadi panas ketika keluar dari kondensor.

Selama refrigeran mengalami perubahan dari fasa uap ke fasa cair, dimana terdapat campuran refrigeran dalam fasa uap dan cair, tekanan pengembunan dan temperatur pengembunannya konstan. Oleh karena itu temperatur refrigeran dapat dicari dengan mengukur tekanannya, Tabel 2.1 menunjukan hubungan antara temperatur pengembunan (kondensasi) dan tekanan pengembunan (kondensasi).

Tabel 2.1 Tabel temperatur pengembunan dan tekanan pengembunan beberapa refrigerant

Kalor yang dikeluarkan dari kondensor adalah besarnya kalor yang diperoleh dari udara yang mengalir melalui evaporator (kapasitas pendinginan), dan kerja (energi) yang diberikan oleh kompresor kepada fluida kerja. Dalam hal penyegaran udara, jumlah kalor tersebut kira-kira sama dengan 1,2 kali kapasitas pendinginannya.

Uap refrigeran menjadi cair sempurna di dalam kondensor, kemudian dialirkan kedalam pipa evaporator melalui katup ekspansi.

Dalam hal ini, temperatur refrigeran cair biasanya 2-3°C lebih rendah daripada temperatur refrigeran cair jenuh pada tekanan kondensasinya.

Temperatur tersebut menyatakan besarnya derajat pendinginan lanjut (degree of subcooling).

1.3.3 Ekspansi (menurunkan tekanan)

Untuk menurunkan tekanan dari refrigeran cair (tekanan tinggi) yang dicairkan di dalam kondensor, supaya dapat mudah menguap, maka dipergunakan alat yang dinamakan katup ekspansi atau pipa kapiler.

Setiap alat tersebut terakhir dirancang untuk menurunkan tekanan tertentu. Katup ekspansi yang biasa dipergunakan adalah katup ekspansi termostatik yang dapat mengatur laju aliran refrigeran, yaitu agar derajat super panas uap refrigeran di dalam evaporator dapat diusahakan konstan.

Dalam penyegar udara yang kecil, dipergunakan pipa kapilar sebagai

(11)

pengganti katup ekspansi. Diameter dalam dan panjang dari pipa kapilar ditentukan berdasarkan besarnya perbedaan tekanan yang diinginkan, antara bagian yang bertekanan tinggi dan bertekanan rendah, dan jumlah refrigeran yang bersirkulasi.

Cairan refrigeran mengalir ke dalam evaporator, tekanannya turun dan menerima kalor penguapan dari udara, sehingga menguap secara berangsur- angsur. Selanjutnya, proses siklus di atas terjadi berulang-ulang.

1.3.4 Penguapan

Evaporator (penguap) yang digunakan berbentuk pipa bersirip pelat. Tekanan cairan refrigeran yang diturunkan dari katup ekspansi di distribusikan secara merata ke dalam pipa evaporator oleh distributor refrigeran. Dalam hal tersebut refrigeran akan menguap dan menyerap kalor dari udara ruangan yang dialirkan (untuk water chiller, yang di dinginkan adalah air yang di distribusikan ke AHU) melalui permukaan evaporator. Apabila udara didinginkan (di bawah titik embun), maka air yang ada dalam udara akan mengembun pada permukaan evaporator, kemudian ditampung dan dialirkan keluar. Jadi cairan refrigeran diuapkan secara berangsur-angsur karena menerima kalor sebanyak kalor laten penguapan, selama mengalir di dalam setiap pipa dari koil evaporator.

Selama proses penguapan itu, di dalam pipa akan terdapat campuran refrigeran dalam fasa cair dan gas. Dalam keadaan tersebut, tekanan (tekanan penguapan) dan temperaturnya (temperatur penguapan) adalah konstan. Oleh karena itu temperatur refrigeran dapat dicari dengan mengukur tekanan refrigeran di dalam evaporator. Tabel 2.2 menunjukan hubungan antara temperatur penguapan dan tekanan penguapan. Uap refrigeran (uap jenuh kering) yang terjadi karena penguapan sempurna di dalam pipa, dikumpulkan di dalam sebuah penampung (header).

Selanjutnya, uap tersebut diisap oleh kompresor.

(12)

Tabel 2.2 Temperatur penguapan dan tekanan penguapan dari beberapa refrigerant

Pada setiap siklus refrigerasi seperti yang telah dijelaskan di atas, selalu terdapat perubahan fasa dari refrigeran yang digunakan. Perubahan fasa selalu menandakan adanya perubahan temperatur dan tekanan. Maka dari diagram mollier (diagram tekanan-entalphi) bisa memperjelas pemahaman mengenai perubahan fasa tersebut.

Diagram mollier menunjukan karakteristik dari gas refrigeran, sehingga dapat menyatakan hubungan antara tekanan (P) pada ordinat dan entalpi (i) pada absis dari siklus refrigerasi. Diagram tersebut juga dinamai diagram tekanan-entalpi atau diagram P-i.

Seperti terlukis pada Gambar 2.2 (a), diagram mollier dibagi menjadi tiga bagian untuk membedakan tingkat keadaan cairan super dingin (sub- cooled), uap basah dan uap super panas (superheated vapor), oleh garis cair jenuh dan garis uap jenuh. Pada Gambar 2.2 (b) sampai

Gambar 2.2 (c), dilukiskan garis-garis yang menghubungkan titik-titik yang sama tekanan, entalpi, temperatur, volume spesifik, derajat kekeringan dan entropi.

Gambar 2.7 (a). Keterangan tentang diagram Mollier

(13)

(b) Garis Isobar dan garis isoentalpi

(c) Garis Isotermal dan garis isovolume spesifik (d) Garis iso kering

(e) garis isentropis 2.4 Psychometric Chart

Psikometrik adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat termodinamika dari udara basah.

Secara umum digunakan untuk mengilustrasikan dan menganalisis perubahan sifat termal dan karakteristik dari proses dan siklus sistem penyegaran udara (air conditioning).

Diagram psikometrik adalah gambaran dari sifat-sifat termodinamika dari udara basah dan variasi proses sistem penyegaran udara dan siklus sistem penyegaran udara. Dari diagram psikometrik akan membantu dalam perhitungan dan menganalisis kerja dan perpindahan energi dari proses dan siklus sistem penyegaran udara. Diagram psikometrik ditunjukkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.7. (b) Gambar 2.7 (c)

Gambar 2.7 (d) Gambar 2.7 (e)

(14)

Gambar 2.7 Diagram Psikometrik 2.5 Mollier Chart

Diagram mollier atau diagram P – h, menunjukkan karakteristik dari gas refrigeran, yang menyatakan hubungan antara tekanan (P) pada ordinat dan entalpi (h) pada absis dari siklus refrigerasi. Diagram mollier dibagi menjadi tiga bagian untuk membedakan tingkat keadaan refrigeran yaitu tingkat keadaan cairan superdingin (sub- cooled), uap basah dan super panas (super heat vapor) oleh garis cair jenuh (saturated liquid line) dan garis uap jenuh (saturated vapor line).

a. Garis Uap Jenuh

Garis uap jenuh dinyatakan oleh garis lengkung di bagian kanan sampai titik kritis. Refrigeran pada garis uap berada pada tingkat keadaan uap jenuh kering.

Sedangkan pada daerah uap super panas yang suhunya lebih besar dari uap jenuh berada di sebelah kanan dari garis uap jenuh. Jadi daerah uap basah berada diantara garis cair jenuh dan garis uap jenuh.

b. Tekanan (Pressure) (P, dalam psia)

Tekanan dinyatakan pada sumbu gambar ordinat. Garis tekanan tetap (isobar) menghubungkan titik-titik keadaan yang bertekanan sama yaitu garis horisontal.

Tekanan (P) dinyatakan dengan satuan lb/inch2 abs, atau dalam psia (pound per square inch absolute).

(15)

c. Entalpi (h, dalam BTU/lbm)

Entalpi dinyatakan seabagai absis, oleh karena itu garis isoentalpi adalah garis vertikal.

d. Temperatur (T, dalam oF)

Pada daerah cair, garis temperatur tetap (isotermal) boleh dikatakan vertikal.

Pada daerah uap basah, garis isotermal sering kali tidak diperlihatkan karena garis isotermal horisontal berimpit dengan garis tekanan tetap (isobar) yang bersangkutan.

Tetapi pada daerah uap super panas, garis isotermal sedikit melengkung menuju ke arah kanan bawah.

e. Derajat Kekeringan

Garis iso-derajat kekeringan menunjukkan besarnya derajat kekeringan dari uap basah, dimana garis ini merupakan garis-garis bagi dari garis-garis datar antara garis cair jenuh dan uap jenuh. Misalnya x = 1,0 menyatakan derajat kekeringan sama dengan satu, jadi menyatakan kondisi uap jenuh kering. X = 0,7 menyatakan kondisi uap basah dengan kandungan uap kering 70% dan cairan 30%.

Gambar 2.7 Diagaram Mollier 2.6 Persamaan Yang Digunakan

2.6.1 Diagram Psikometrik

 Tekanan Uap Air di Udara P_h=P_wb−¿¿

Pwb = Tekanan pada temperatur bola basah [kPa]

Pbar = Tekanan barometer [kPa]

(16)

tdb = Temperatur bola kering [^oC]

twb = Temperatur bola basah [^oC]

 Kelembaban Relatif

H_r= P_h

P_db.100 %

Pdb = Tekanan pada temperatur bola basah [kPa]

 Derajat Kejenuhan

∅= P_¯_¿−P_db P_¯_¿−P_h. H_r¿¿

 Rasio Kelembaban Aktual μ= 0,6220P_h

P¯¿−P_h[kg/kg]¿

 Entalpi Udara

h_ud=h_{ud kering}+h_uap[kJ/kg]

h_ud=C_p. t_db+μ .

(

^1061+0,444^tdb

)

^[^kJ^/^kg]

Cp = Panas jenis udara [kJ/kg^oC]

2.6.2 Termodinamika

 Dampak Refrigerasi

Kalor yang diserap oleh refrigeran pada evaporator Q_¿=h₁−h₄[kJ/kg]

h1 = Entalpi refrigeran sesudah kondensor [kJ/kg]

h4 = Entalpi refrigeran sebelum kondensor [kJ/kg]

 Kalor Dilepas Kondensor Q_cond=h₂−h₃[kj/kg]

h3 = h4 = Entalpi refrigeran sesudah kondensor [kJ/kg]

h2 = Entalpi sebelum kondensor [kJ/kg]

dapat ditentukan berdasarkan pada diagram refrigeran R 12

 Kerja Kompresi W_comp=h₁−h₂[kJ/kg]

 Laju Massa Pendauran Refrigeran

(17)

M_r= Q

h₁−h₄[kg/s]

 Daya Kompresor

N_comp=M_r.

(

^h1−h₂

)

^[^kJ^/^s^]

 Volume Aliran Refrigeran V=M_r. v[m³/s]

 Koefisien Prestasi (COP) COP=h₁−h₄

h₁−h₂

1. Garis Cair Jenuh Garis cair jenuh merupakan garis lengkung mulai dari sebelah kiri bawah sampai titik kritis. Pada garis cair jenuh ini tingkat keadaan cairan refrigeran mulai menguap. Daerah cairan super dingin yang temperaturnya lebih rendah dari cairan jenuh terletak di sebelah kiri garis cair jenuh. Sedangkan daerah uap basah yang merupakan campuran fase cair dan uap terletak disebelah

kanan garis cair jenuh.

http://linasundaritermodinamika.blogspot.com/2015/04/diagrammollier.html

2. Garis Uap Jenuh Garis uap jenuh dunyatakan oleh garis lengkung di bagian kanan sampai titik kritis. Refrigeran pada garis uap jenuh berada pada tingkat keadaan uap jenuh kering. Sedangkan pada daerah uap super panas yang suhunya lebih besar dari uap jenuh berada di sebelah kanan dari garis uap jenuh.

Jadi daerah uap basah berada diantara garis cair jenuh dan garis uap jenuh.

http://linasundaritermodinamika.blogspot.com/2015/04/diagram-mollier.html

3. Tekanan (Pressure) (P, dalam psia) Tekanan dinyatakan pada sumbu ordinat. Garis tekanan tetap (isobar) menghubungkan titik-titik keadaan yang bertekanan sama yaitu garis horizontal. 4 Tekanan (P) dinyatakan dengan satuan lb/inch2 abs, atau dalam psia. (psia = pound per square inch absolute).

4. Enthalpi (h, dalam BTU/lbm) Enthalpi dinyatakan sebagai absis, oleh

karena itu garis isoenthalpi adalah garis vertical.

(18)

5. Temperature (t, dalam oF) Pada daerah cair, garis temperatur tetap (isothermal) boleh dikatakan vertical. Pada daerah uap basah, garis isothermal sering kali tidak diperlihatkan karena garis isothermal horizontal berimpit dengan garis tekanan tetap (isobar) yang bersangkutan. Tetapi pada daerah uap super panas, garis isothermal agak melengkung menuju ke arah kanan bawah (Gbr 4.2.c). http://linasundaritermodinamika.blogspot.com/2015/04/diagrammollier.html

6. Derajat Kekeringan, 10 (x) Garis iso-derajat kekeringan menunjukkan besarnya derajat kekeringan dari uap basah, dimana garis ini merupakan garis- garis bagi dari garis-garis datar antara garis cair jenuh dan garis uap jenuh.

Misalnya x = 1,0 menyatakan derajat kekeringan sama dengan satu, jadi menyatakan kondisi uap jenuh kering. X = 0,7 menyatakan kondisi uap basah dengan kandungan uap kering 70% dan cairan 30%.

http://linasundaritermodinamika.blogspot.com/2015/04/diagrammollier.htmla

BAB III

METODE PRATIKUM

(19)

3.1

Data Teknis Peralatan

1. Kompresor

a. Type : AE4440 Y

b. Power suply : 1HP/220-240 V/ 50 Hz

c. Out put : 750 w

d. FLA-Nominal : 3.10

e. Refrigeran : R 134 a= R.12 f. Putaran : 2900 rpm

2. Kondensor

a. Model : A19B1E

b. Power suply : 850 W/ 240 V/ 50 Hz

3. Fan Udara

a. Power suply : 750 W b. Efisiensi : 78%

3.2

Skema Instalasi

Gambar 3.2 Skema Instalasi Keterangan:

1. Kompresor.

2. Kondensor.

(20)

3. Katub ekspansi.

4. Evaporator.

5. Termometer sisi masuk.

6. Termometer sisi keluar.

7. Termostat.

8. Manometer.

9. Manometer .

3.3

Prosedur Percobaan

1. Pastikan instalasi sudah dalam keadaan siap untuk digunakan.

2. Buka semua katup yang ada pada instalasi.

3. Hidupkan mesin pendingin, kemudian tunggu beberapa saat sampai kondisi menjadi normal.

4. Atur beban pendingin dengan mengatur suhu yang diinginkan pada termostat digital. Tunggu sampai pada suhu yang diinginkan kemudian catat data yang diperlukan sesuai dengan lembar data.

5. Lakukan langkah 4 untuk pendinginan berikutnya (percobaan selanjutnya tidak mematikan mesin pendingin).

6. Jika seluruh pengujian telah dilaksanakan, matikan mesin pendingin dan pastikan semua katup dalam posisi tertutup.

7. Sebagai catatan agar tidak terjadi kerusakan, untuk mematikan mesin pendingin jika percobaan sudah selesai.

BAB IV ANALISA DATA

(21)

4.1 Data Pengamatan

Data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.1 Tabel 4.1 Data hasil pengujian

TERMOSTAT

PENGKONDISIAN UDARA REFRIGERAN

SISI MASUK SISI

KELUAR

SEBELU

M SESUDAH

tdb twb tdb

tw

b T1 P1 T2 P2

1 25 24 23 22 -8 20 26 80

2 26 24 21 19 0 30 28 90

3 25 24 20 18 -1 29 32 100

4 25 24 20 18 0 30 40 120

5 26 24 18 16 -2 29 38 110

6 25 23 23 9 1 30 35 110

Rata Rata (⅀) 25,33 23,8

3 20,83 17 -1,5 28 33,17 101,67

4.2 Perhitungan Data

4.2.1 Perhitungan Psikometrik a) Tekanan Uap Air di Udara

P_h=P_wb−¿¿

Pwb = Tekanan pada temperatur bola basah [kPa]

Pbar = Tekanan barometer (101,325)[kPa]

twb = Temperatur bola basah [^oC]

Ph = Tekanan Uap air [kPa]

 Perhitungan Sisi Masuk

Lihat Tabel Uap Air Jenuh dan interpolasi twb = 23,83˚C

P_wb=2,339+(3,170−2,339)×

(

^23,83−25−20²⁰

)

^=2,975^Kpa

P_h=P_wb−¿¿

(22)

P_h=2,975−(101,325−2,975).(25,33−23,83) 2830−1,44.23,83

P_h=2,904Kpa

 Perhitungan Sisi Keluar

Lihat Tabel Uap Air Jenuh dan interpolasi twb = 17˚C

P_wb=1,706+(2,339−1,706)×

(

¹⁷20⁻¹⁵−15

)

^=1,959^Kpa

P_h=P_wb−¿¿

P_h=1,959−(101,325−1,959).(20,83−17) 2830−1,44.17

P_h=1,823Kpa

b) Kelembapan Relatif

H_r= P_h

P_db.100 %

Hr = Kelembapan relatif

Lihat Tabel Uap Air Jenuh dan interpolasi Tdb = 25,33˚C

P_db=3,170+(4,247−3,170)×

(

^25,33−2530−25

)

^=3,241^Kpa

H_r= P_h Pdb

.100 %

H_r=2,904

3,241.100 % H_r=89,60 %

(23)

Lihat Tabel Uap Air Jenuh dan interpolasi Tdb = 20,83˚C

P_db=2,339+(3,170−2,339)×

(

^20,8325−20⁻²⁰

)

^=2,476^Kpa

H_r= P_h

P_db.100 %

H_r=1,823

2,476.100 % H_r=73,62%

c) Derajat Kejenuhan

∅= P_¯_¿−P_db P_¯_¿−P_h. H_r¿¿

Pbar = Tekanan barometer (101,325) [kPa]

Hr = Kelembapan relatif Ø = Derajat Kejenuhan

∅= P_¯_¿−P_db P_¯_¿−P_h. H_r¿¿

∅=101,325−3,241

101,325−2,904.89,60 %

∅=0,893

(24)

∅= P_¯_¿−P_db P_¯_¿−P_h. H_r¿¿

∅=101,325−2,476

101,325−1,823.73,62 %

∅=0,731

d) Rasio Kelembapan Aktual

μ= 0,6220P_h P¯¿−P_h[kg/kg]¿

Pbar = Tekanan barometer (101,325) [kPa]

μ = Rasio Kelembapan aktual

μ=0,6220P_h P¯¿−P_h¿

μ= 0,6220.2,904 101,325−2,904 μ=0,018

μ=0,6220P_h P¯¿−P_h¿

μ= 0,6220.1,823 101,325−1,823 μ=0,011

(25)

e) Entalpi Udara

h_ud=h_{ud kering}+h_uap[kJ/kg]

(

^1061+0,444^tdb

)

^[^kJ^/^kg]

Cp = Panas jenis udara [kJ/kg^oC]

μ = Rasio kelembapan actual

hud = Entalpi udara [kJ/kg]

hud kering = Entalpi udara kering [kJ/kg]

hud uap = Entalpi udara uap [kJ/kg]

 Perhitungan Sisi Masuk h_ud=h_{ud kering}+h_uap

(

^1061+0,444^tdb

)

h_ud=1.0 .25,33+0,018.(1061+0,444.25,33) h_ud=44,63kJ/kg

 Perhitungan Sisi Keluar h_ud=h_{ud kering}+h_uap

(

^1061+0,444^tdb

)

h_ud=1.0 .20,83+0,018.(1061+0,444.20,83) h_ud=40,094kJ/kg

4.2.2 Perhitungan Termodinamika a) Dampak Refrigasi

Kalor yang diserap oleh refrigeran pada evaporator Q_¿=h₁−h₄[kJ/kg]

h1 = Entalpi refrigeran sesudah kondensor [kJ/kg]

(26)

GRAFIK HUBUNGAN Qin TERHADAP THERMOSTANT

122 120 118 116 114 112 110 108 106 104

h4 = Entalpi refrigeran sebelum kondensor [kJ/kg]

Qin = Kalor yang di serap [kJ/kg]

4.3 Data Hasil Pengujian

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian

Termostant

Pengkondisian Udara Refrigeran

Sisi Masuk Sisi Keluar Sebelum Sesudah Tdb

(

Twb (

Tdb (

Twb (

T1 ( P1 (Psi)

T2 ( P2 (Psi)

1 28 26 24 18 2 30 41 130

2 28 27 23 19 -1 25 44 140

3 29 26 22 18 0,5 26 46 145

4 29 26 22 17 0,2 25 47 150

5 29 26 20 17 -3 23 45 140

6 30 26 20 18 -5,5 21 30 142

4.4 Pembahasan Dan Hubungan Grafik Parameter

(27)

122 120 118 116 114 112 110 108 106 104

Y-Values

01234567

Termostant

Grafik 4.1 Hubungan Qin terhadap Thermostant

Pada grafik terdapat hasil yang bervariasi pada setiap bacaan termostant. Penyerapan kalor yang paling tinggi menurut grafik pada akhir yaitu 121,05 kj/kg. Sedangkan penyerapan kalor paling kecil terjadi pada termostant 4 yaitu 105,815 kj/kg

Qin (KJ/kg)

(28)

GRAFIK HUBUNGAN Qcond TERHADAP THERMOSTANT

136 134 132 130 128

126 Y-Values

124 122

0 1 2 3 4 5 6 7

Termostant

Grafik 4.2 Hubungan Qcond terhadap Thermostant

Pada gr.afik didapatkan data yang bervariasi. Nilai kalor yang tertinggi pada akhir yaitu sebesar 134,46 kj/kg, sedangkan nilai kalor yang terendah pada ke 4 yaitu 124,264 kj/k

GRAFIK HUBUNGAN W comp TERHADAP THERMOSTANT

0

0 1 2 3 45 6 7

-4 -8

-12 Y-Values

-16 -20

Termostant Q kond (KJ/kg) W comp (KJ/kg)

(29)

GRAFIK HUBUNGAN Mr TERHADAP THERMOSTANT

0.0072 0.007 0.0068 0.0066

0.0064 Y-Values

0.0062 0.006

0 1 2 3 4 5 6 7

Termostant

Grafik 4.3 Hubungan Kerja Kompresor

terhadap Thermostant

Pada grafik diperoleh bahwa

nilai kerja kompresor

terhadap termostant tertinggi terletak pada akhir yaitu -13,445 kj/kg, dan terendah pada bagian 4 sebesar - 18,449 kj/kg.

Kerja komproser terhadap termostant adalah kompreso akan mengalami penurunan pada posisi tertentu untuk merubah temperatu dan membuat kompresor akan mengalami kenaikan.

Grafik 4.4 Hubungan Mr terhadap Thermostant

Diketahui bahwa laju massa paling tinggi ada pada 3, 4 dan 5 sebesar 0,007 kg/s, sedangkan laju massa paling rendah ada pada termostant terakhir yaitu sebesar 0,0061 kg/s.

GRAFIK HUBUNGAN Ncomp TERHADAP THERMOSTANT

0

-0.02 0 1 2 3 4 5 6 7

-0.04 -0.06

-0.08 Y-Values

-0.1 -0.12 -0.14

Termostant

Mr (kg/s)N comp (kl/s)

(30)

Grafik 4.5 Hubungan Ncomp terhadap Thermostant

Daya kompresor terhadap perubahan temperatur pada mesin pendingin naik turun. Pada grafik diperoleh nilai tertinggi pada akhir yaitu -0,0833 hal ini disebabkan karena pada saat pratikum dilakukan pada kondisi terbuka temperatur luar.

(31)

GRAFIK HUBUNGAN VOLUME ALIRAN REFREGANT TERHADAP

THERMOSTANT

0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

Y-Values

01234567 Termostant

Grafik 4.6 Hubungan Volume Aliran Refrigerant terhadap Thermostant Volume aliran refregant terhadap termostant yang dipengaruhi oleh laju kompresi yang hasilnya naik turun pada volumr aliran sehingga dapt diamati pada mesing pendingin.

Pada grafik volume aliran tertinggi ada pada termostant ke 5 yaitu 0,4188 /s dan yang terendah pada termostant ke 1 sebesar 0,3461 /s.

Grafik 4.7 Hubungan Cop terhadap Termostan

Diperoleh bahwa nilai bervariasi pada Cop berhubungan dengan Qcond dan N comp. Hal ini dikarenakan pada saat pengukuran data alat uji berada pada temperatur udara terbuka.

GRAFIK HUBUNGAN Cop TERHADAP THERMOSTAT

0 -1 0 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10

1 2 3 4 5 6 7

Y-Values

Termostant

V(𝒎^𝟐/s)Cop

(32)

(33)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum dari pengolahan data maka kami dapat menyimpulkan:

a. AC bekerja mendinginkan udara ruangan dengan menggunakan prinsip fisika sederhana. Konversi cairan menjadi udara secara alami akan menyebabkan penyerapan panas, hal ini disebut dengan fase konversi. AC memanfaatkan suatu campuran kimia sehingga menciptakan lingkungan tertutup dimana di dalamnya terjadi penguapan dan kondensasi secara berulang kali.

b. Adapun parameter yang harus diperhatikan pada pengkodisian udara adalahpengaturan temperatur, kelembaban relatif, kecepatan sirkulasi udara maupun kualitas udara.

c. Siklus refrigerasi kompresi uap merupakan suatu sistem yang memanfaatkan aliran perpindahan kalor melalui refrigeran. Proses utama dari kompresi uap adalah:

1. Proses kompresi.

2. Proses kondensasi.

3. Proses ekspansi.

4. Proses evaporasi.

Seluruh proses diatas dapat ditelusuri dengan menggunakan diagram tekanan- entalpi (pressure-entalphy, p-h) yang dikenal dengan diagram Mollier

(34)

5.2

Saran

Pengecekkan suhu harus dilakukan secara berkala untuk meningkatkan keakurasian data. Harap alat yang kurang baik di perbaiki, sehingga dapat menunjang dalam pengambilan data yang lebih akurat. Proses pratikum seharusnya dibimbing secara langsung selama pratikum

DAFTAR PUSTAKA

1. Iin, N. (2010). Dasar Teori. 1, 5–45.

2. Marsianus. (2014). Pengaruh Penggunaan Pendingin Udara. Pengaruh, 1, 1–14.

3. Marthenia, D. F. (2007). Perancangan Sistem Pengkondisian Udara Untuk Studio 21 Di Plaza Ambarrukmo Yogyakarta Air Conditioning System Design of Studio 21 in Ambarrukmo Plaza.

4. Rahangmetan, Klemens A, Parenden D, P. S. (2019). Analisis Sistem Pengkondisian Udara Pada Gedung Rektorat Universitas Musamus.

Mjeme, 1(2), 35–39. ejournal.unmus.ac.id › index.php › Elektro › article 5. Surahman, U. (2015). Sistem pengkondisian udara (AC). Mekanikal Dan

Elektrikal, 16.

6. Syahrizal, I., Panjaitan, S., & Udara, P. P. (2013). Analisis Konsumsi Energi Listrik Pada Sistem Pengkondisian Udara Berdasarkan Variasi Kondisi Ruangan (Studi Kasus Di Politeknik Terpikat Sambas). Elkha, 5(1), 14–20.

7. Modul praktikum prestasi mesin, laboratorium UMM.

(35)

8. Bima. (2005). Bab Ii Tinjauan Pustaka Aplikasi. Hilos Tensados, 1, 1–476.

9. Marthenia, D. F. (2007). Perancangan Sistem Pengkondisian Udara Untuk Studio 21 Di Plaza Ambarrukmo Yogyakarta Air Conditioning System Design of Studio 21 in Ambarrukmo Plaza.

10. Heizo saito dan Wiranto arismunandar, “penyegaran udara”, 2005