Air Conditioning Test
-
Upload
sendy-endhy -
Category
Documents
-
view
51 -
download
4
description
Transcript of Air Conditioning Test
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
BAB II
AIR CONDITIONING TEST
2.1 Landasan teori
Kebutuhan manusia terhadap udara tidak bisa dielakkan, baik
sebagai kebutuhan-kebutuhan industri, yang selalu menuntut untuk dapat
dipenuhi. Berbagai kondisi udara akan selalu diusahakan terutama yang
berhubungan dengan tingkat kelembaman dan tinggi rendahnya suhu.
Pemanfaatan udara terkondisi ini antara lain sebagai wahana penyegaran
ruang, pengeringan barang produk pelembaman dan lain-lain.
Teknis pengkondisian udara seperti itu dapat dilakukan dengan
menggunakan mesin pengkondisisan udara, baik secara memusat maupun
sendiri-sendiri. sebagai tahap awal Mesin Pengkondisisan Udara tipe A 575
disediakan untuk mensimulasikan aliran fluida gas (udara) yang diperlukan
dengan berbagai kondisi seperti pendinginan, pemanasan, pelembaman dan
lain-lain, sehingga dapat diketahui karakteristik dari setiap kondisi tersebut.
2.2 Bagian-bagian Alat Dan fungsinya
Mesin pendingin mempunyai beberapa bagian-bagian pendukung antara lain :
1. Fan jenis sentrifugal yang putarannya dapat diatur, daya input 120 watt
pada 240 V, 40 Hz. Dalam kondisi operasi normal daya yang diperlukan
fan sekitar 72 watt. Debit udara maksimun 0,13 m/s.
2. Boiler yang menggunakan pemanas listrik dilengkapi dengan katup
pelampung dan katup selenoit.
Daya panas nominal : 1 x 1 kW, dan 2 x 2 kW.
3. Pre-heater dengan daya nominal 2 x 1 kW.
4. Koil pendingin berupa evaporator dengan kapasitas pendingin 2 kw.
5. Re-heater dengan daya nominal 2 x 0,5 kw.
2
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
6. Mesin pendingin yang menggunakan kompresor hermatik dan condensator
dengan pendingin udara. Refrigeran R134a dan putaran kompresor 2700-
3000 rpm.
7. Alat-alat ukur yaitu:
- 3 buah termometer gelas.
- pressure gauge.
- penampung embunan ( kondesator ).
Gambar 2.1
A 575 air conditioning laboratory unit
Fungsi alat tiap-tiap bagian :
Fan/blower fungsinya untuk mendorong dan mengalirkan udara melalui
jaringan dacting menuju tempat-tempat yang ditentukan. Fan harus dapat
mengatasi penurunan tekanan pada tiap-tiap komponen maupun akibat
gesekan pada saluran.
3
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
Boiler fungsinya untuk menaikkan temperatur dengan memakai elemen
heater didalamnya sehingga supply air berubah wujud dari cair menjadi
uap dapat terpenuhi setelah sampai di evaporator.
Evaporator fungsinya untuk menyerap kalor dari benda/lingkungan yang
didinginkan dengan cara menguapkan refrigerant pada temperatur dan
tekanan rendah.
Thermometer dry alat ukur untuk mengukur berapa besar suhu udara
kering pada mesin pendingin.
Thermometer wet alat ukur untuk mengukur besarnya suhu udara bola
basah pada mesin pendingin.
Pressure gauge alat untuk mengukur besarnya tekanan fluida yang terjadi
dalam sistem pendingin.
Compressor fungsinya untuk mengkompresikan udara yang telah
diekspansikan dan diuapkan pada Evaporator.
Condensor fungsinya untuk melepas kalor dari sistem ke lingkungan
dengan cara mengembunkan refrigerant pada temperatur dan tekanan
tinggi.
Katup expansi fungsinya mengexpansikan refrigeran dari tekanan
kondensor hingga tekanan evaporator dan mengatur jumlah refrigerant
yang dialirkan menuju evaporator.
2.3. Cara Kerja Mesin
Mesin pendingin menurut cara kerjanya dibedakan menjadi 4
macam,yaitu : absorbtion refrigerant system, steam jet refrigerant system,
air refrigerant system, dan vapour compression refrigerant system. Dimana
jenis mesin pendingin yang digunakan selama praktikum percobaan mesin
pendingin di Laboratorium Pengujian Mesin ITN Malang adalah jenis
vapour compression refrigerant system. Pada system ini terjadi perubahan
4
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
fase yang digunakan, yaitu dari fase uap ke cair dan sebaliknya, selama
siklus.
Pada sistem ini, uap menyerap panas lewat evaporator pada temperatur
dan tekanan rendah, di mana tekanan dan temperaturnya dinaikkan pada
kompresor, kemudian masuk ke kondensor untuk dicairkan dan dikabutkan
pada katup ekspansi dan masuk kembali ke evaporator untuk menyerap
panas dari ruangan. Pada umumnya sistem pendingin menggunakan
jenis ini, karena memiliki berbagai keuntungan, antara lain : siklusnya
mendekati siklus Carnot dengan harga COP yang tinggi, konstrukisnya
sederhana dan perawatannya mudah.
Gambar 2.2 Diagram Alir Cara Kerja Mesin
2.4. Jalannya Percobaan
a) Petunjuk Operasi
1. Pastikan kabelnya terhubung dengan stock kontak
2. Air isian boiler telah tersedia dengan debit 10 liter per jam,air tidak akan
mengalir ke boiler kalau saklar belum ON. Pastikan boiler telah terisi air
melalui gelas penduga baru saklar dinyalakan.
5
FAN EVAPORATOR REHEATER UDARA TERKONDISI
EXPANSION VALVE
BOILER CONDENSOR COMPRESSOR
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
3. Di sebelah kiri pada panel terdapat tombol MCB untuk perlindungan fan
terhadap beban lebih. Apabila ada gangguan secara otomatis akan mati
dan cari penyebabnya.
4. Disebelah kanan pada panel terdapat fan speed control untuk mengatur
kecepatan fan, apabila diputar kekanan akan bertambah debit aliran dan
apabila diputar kekiri maka sebaliknya.Tekanan minimum yang
ditunjukkan manometer harus lebih dari 3 mm kolom air.Sebelum dimulai
posisi tombol harus pada putaran maksimum.
5. Pada panel terdapat 8 buah tombol untuk pemanas dan refrigerasi,tombol
dinyalakan sesuai percobaan yang diinginkan.Hindarkan percobaan
dengan debit uadra yang kecil agar tidak terjadi frosting pada katup
ekspansi dan permukaan evaporator.
6. Jika tekanan kondensor > 1400 kPa,maka switch tekanan tinggi akan
menghentikan kerja kompresor,tetapi fan kondensor tetap berputar.
b) Persiapan-persiapan Percobaan Proses Pengkondisian Udara
1. Lakukan persiapan sesuai petunjuk operasi yang ada diatas.
2. Putar tombol pengatur putaran fan,sesuai ketentuan untuk memperoleh
debit udara.
3. Nyalakan tombol-tombol pemanas/refrigerasi sesuai dengan petunjuk
asisten.
4. Tunggu sampai keadaan sistem stabil.
5. Cata semua data pada lembar yang sudah disediakan.
6. Jika tidak melakukan variasi percobaan lain,matikan mesin sesuai
dengan prosedur.
c) Prosedur Mematikan Mesin
Sebelum mematikan saklar utama :
1. Matikan semua saklar pemanas air atau boiler.
2. Matikan semua saklar pemanas udara.
3. Matikan saklar untuk unit refrigerasi.
4. Putar tombol fan pada putaran maksimum.
6
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
5. Biarkan fan berputar beberapa saat,kemudian matikan saklar utama
dan tutup kran pada supply air isian boiler.
d) Macam-macam Percobaan
1. Proses pengkondisian udara yang meliputi :
a. Pemanasan dan penambahan kelembapan ( humidifikasi )
b. Pendinginan dan dehumidifikasi.
c. Pemanasan sensible.
2. Memperkirakan efisiensi volumetric kompresor.
3. Menentukan kalor spesifik udara.
4. Menggambar kurva pendinginan boiler dan memperkirakan kehilangan
kalor pada berbagai beda temperatur.
Hal-hal yang perlu dilakukan selama melaksanakan percobaan :
Mencatat semua angka yang ditunjukkan oleh jarum manometer dan
thermometer sepanjang refrigerant line.
Mengukur kecepatan aliran dari refrigerant aliran dari refrigerant dengan
menggunkan pitot tube.
Mengukur kapasitas aliran dari air pendingin dengan menggunakan water
flow meter.
Mengukur kecepatan alliran dari udara yang dikondisikan.
Mencatat temperatur dari air pendingin masuk/keluar kondensor.
Mengukur temperatur masuk/keluar evaporator.
Mengukur temperatur dan kapasitas air kondensasi yang terjadi.
Mengukur wet bulb temperatur dan dry bulb temperatur dari udara yang
sudah dikondisikan pada saat masuk/keluar duct.
Pengamatan setiap besaran dilakukan setiap 15 menit.
7
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
2.5. Data Hasil Percobaan
TEST REF 1 2 3 4A Air at fan inlet Dry t ad /℃ 29,04 29,02 28,08 28,06
wet t aw /℃ 25,1 25,8 25,6 25,7B air after pre-heater Dry t ad /℃ 29,2 29,4 29,4 37
wet t aw /℃ 27 28 28 36C Air After Cooling Dry t ad /℃ 26 27 27 34,2
wet t aw /℃ 25 25 25 30D Air After Re-Heater Dry t ad /℃ 30,8 30,6 30,8 30,8
wet t aw /℃ 28 28 28 28
1 R134a leaving Evaporator
• P1/ KN m−2 220 236 240 240Ŧ t 1/℃ 31,2 31 30,8 30,6
2 R134a before expantion valve
• ¿̄ 11 11,5 11,5 11,5Ŧ t 3/℃ 41 42 42 42
3 R134a entering evaporator
• P4 /KN m−2 220 236 240 240Ŧ t 4/℃ 1,4 2 2,4 2,6
R134a mass flow rate mr/ g S−1 22 23 23 24Pre-heater input Ŧ Q p/kW 1 1 1 1Re-heater input Ŧ Qr /kW 0,5 0,5 0,5 0,5Boiler heat input Ŧ Qb/kW
Orifice Diferential Pressure Z /mmH 2O 1,5 1,5 1,5 1,5Condesate Collection M e /gm 100 290 440 -
Time Interfal x /s 4,5 4,5 4,5 4,5• Absolut Pressure
Ŧ these may be adjusted for local voltage.
a. Laju aliran massa udara :
M a=0,0504√ zVD
kg /s
Dengan : Z = Time interfal.
VD= Volume Spesifik pada terminal D atau dari grafik
psikometri.
8
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
b. Kehilangan kalor pada boiler :
Q∆ t
=4,3 W /k
Dengan Δt = selisih antara temperatur boiler dengan temperatur
lingkungan, K. 1 bar =105 pa = 14,5 psi. Tekanan atmosfer standart 1101
kPa (1,101 bar). 1kW = 3412 Btu/hr
Perhitungan-perhitungan
a. Proses pemanasan dan humidifikasi
M w=M a (ωB−ωA ) kg/ s
Keterangan : M w = Laju aliran massa uap air (kg/s)
ω A = Kelembaban spesifik pada terminal A (kg/kg)
ωB = Kelembaban spesifik pada terminal B (kg/kg)
b. Proses pendinginan dan dehumidifikasi
laju pengembunan dapat dihitung dengan persamaan :
M w=M a (ωC−ωB ) kg air /kgudara
Keterangan : ωB = Kelembaban spesifik pada terminal B (kg/kg)
ωC = Kelembaman spesifik pada terminal C (kg/kg)
Kalor yang diserap udara yaitu :
QAB=V 2
R1
+ V 2
R2
V = tegangan pada pemanas (Volt)
R1 dan R2 = tahanan listrik pemanas (ohm)
9
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
Kerugian kalor dari boiler pada beda temperatur (100-ta) dihitung dengan
persamaan
QLB
∆ t=
( M w+M B ) 4180
(100−Ta ) {∆ Temp∆ Time }
100
Watt /K
Untuk boiler pada alat ini, kerugian kalor dapat diperkirakan dengan
persamaan :QLb
∆t=4,3 W / K
Besarnya COP dalam sistem dapat mengunakan formula sbg :
Coefisient Of Performa :
COP=h2−h1
h1−h4
2.6 Analisa Data
1. Laju aliran massa udara
M a=0,0504√ zVD
kg /s
M a=0,0504√ 4,50,8936
=0,1131kg /s
Dimana Z = 4,5 mm & VD = 0,8936
2. Proses pemanasan dan humidifikasi
M w=M a (ωB−ωA ) kg/ s
Maka :
M w=0,1131 (0,0262−0,0192 )=0,00079 kg/ s
3. Proses pendinginan dan dehumidifikasi
M w=M a (ωC−ωB ) kg air /kgudara
Maka :
M w=0,1131 (0,0204−0,0262 )=−0,00066 kgair /kgudara
10
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
4. Proses pendinginan dan dehumidifikasi lanjut
M w=M a (ωD−ωC ) kgair /kgudara
Maka :
M w=0,1131 (0,0232−0,0204 )=0,00032 kg air /kgudara
Karena pada percobaan ini terdapat 4 pengukuran tekanan, maka
diambil rata-rata pada masing masing data, yaitu:
P4=P41
+P42+P4 3
+P44
n=220+236+240+240
4=234 kN /m2
P4=101,32+234
100 ( kN
m2 )=3,3532 ¿̄
P3=P31
+P32+P33
+P34
n=11+11,5+11,5+11,5
4=11,375 ¿̄
P1=P11
+P12+P13
+P14
n=220+236+240+240
4=234 kN /m2
P1=101,32+234
100 ( kN
m2 )=3,3532 ¿̄
Dari pressure-enthalpy diagram didapat:
h1 = 331
h2 = 362
h3=h4= 164
11
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
Coefisient Of Performance :
COP=h2−h1
h1−h4
Maka :
COP=362−3 31331−164
=0,18563
Atau :
COP=18 ,563 %
12
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012
2.7 Kesimpulan
1. Refrigerasi adalah perpindahan kalor dari suhu rendah ketempat lain
yang suhunya tinggi atau menurunkan temperatur ruang dan
mempertahankan sehingga temperaturnya lebih rendah dari pada
temperatur lingkungannya.
2. Besarnya nilai laju aliran massa udara (Ma) bergantung pada
perbandingan time interfal ( Z ) dengan volume spesifik (VD) pada
terminal D ( tDd dan tWd). Semakin besar harga VD maka harga pada
proses reheating, semakin kecil dan begitu pula sebaliknya.
3. Sifat-sifat refrigerant merupakan karasteristik hubungan suhu entalpi
cairan uap jenuh. Disamping itu diagram tekanan juga merupakan alat
grafis yang bisa digunakan untuk menyatakan sifat refrigerant.
13