MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA KAPILER … · i MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA...
-
Upload
nguyenliem -
Category
Documents
-
view
252 -
download
1
Transcript of MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA KAPILER … · i MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA...
i
MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA
KAPILER 200 CM DAN DAYA KOMPRESOR 1/5 HP
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Oleh:
ALEX PUTRA
NIM : 115214052
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
FRUIT COOLING MACHINE WITH 200 CM LENGTH OF
CAPPILARY PIPE AND 1/5 HP COMPRESSOR POWER
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirement
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering
By :
ALEX PUTRA
NIM : 115214052
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi, ini sehingga semuanya dapat
berjalan dengan baik dan lancar.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mendapatkan gelar sarjana
S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta Penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “Mesin
Pendingin Buah Dengan Panjang Pipa Kapiler 200 CM Dan Daya Kompresor 1/5
HP” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada
kesempatan ini penulis mengucapkan 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 dan selaku dosen pembimbing skripsi
II.
3. Dr. Drs. Vet Asan Damanik , M.Si, sebagai Dosen Pembimbing utama Skripsi.
4. Charles Marbun dan Yuniar Dongoran selaku Orang Tua penulis yang selalu
memberi dukungan motivasi dalam penulisan Tugas Akhir.
5. Andrew Marwasas Marbun, Aris Daltone Mangasa Marbun dan Elisabeth Putri
Fransiska Br Marbun selaku Abang dan Adek penulis.
6. Keluarga yang selalu memberi motivasi pada penulisan Skripsi ini.
7. Stefanus Ricky Riadri, Juanda Sihotang, Pebrianto Sitanggang, Valdo Nababan
yang telah membantu menyelesaikan Skripsi ini.
8. Teman-Teman Teknik Mesin Sanata Dharma Angkatan 2011.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna.
Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi
penyempurnaan dikemudian hari. Semoga Skripsi ini dapat memberi manfaat bagi
kita semua.
Yogyakarta, 13 Oktober 2015
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i
TITLE PAGE ................................................................................................ ii
LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN........................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................... v
LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ..................................... vi
KATA PENGANTAR................................................................................... vii
DAFTAR ISI ................................................................................................. ix
ISTILAH PENTING ..................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xvii
ABSTRAK .................................................................................................... xviii
ABSTRACT .................................................................................................... xix
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ........................................................................................ 1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................................ 2
1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................. 2
1.4. Batasan-Batasan ............................................................................... 3
1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................... 3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA .......................... 4
2.1. Dasar Teori ....................................................................................... 4
2.1.1. Mesin Pendingin .................................................................... 4
2.1.2. Komponen Utama Mesin Pendingin Buah............................. 6
2.1.3. Siklus Kompresi Uap ............................................................. 13
2.1.4. Rumus-Rumus Perhitungan ................................................... 17
2.2. Tinjauan Pustaka .............................................................................. 21
BAB III PEMBUATAN ALAT ................................................................. 23
3.1. Persiapan Komponen Utama Mesin Pendingin ............................... 23
3.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin ......................... 27
3.3. Proses Pembuatan Mesin Pendingin Minuman ................................ 33
3.3.1. Pembuatan Mesin Pendingin Buah ......................................... 33
3.3.2. Proses Pemvakuman dan Pemetialan ...................................... 37
3.3.3. Proses Pengisian Refrigeran 134a .......................................... 38
3.3.4. Uji Coba .................................................................................. 40
BAB IV METODOLIGI PENELITIAN ...................................................... 41
4.1. Alur Penelitian ................................................................................. 41
4.2. Obyek yang Diteliti .......................................................................... 42
4.3. Skematik Alat Penelitian .................................................................. 43
4.4. Alat Bantu Penelitian ....................................................................... 45
4.5. Cara Mendapatkan Data ................................................................... 48
4.6. Cara Pengolahan Data dan Pembahasan .......................................... 50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN
DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 52
5.1. Hasil Penelitian ................................................................................ 52
5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data ................................................... 55
5.3. Pembahasan ...................................................................................... 65
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 69
6.1. Kesimpulan ...................................................................................... 69
6.2. Saran................................................................................................. 70
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 71
LAMPIRAN .................................................................................................. 72
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
ISTILAH PENTING
Simbol Keterangan
h1 Nilai entalpi refrigeran masuk ke kompresor, (kJ/kg)
h2 Nilai entalpi refrigeran keluar dari kompresor, (kJ/kg)
h2 Nilai entalpi refrigeran masuk ke kondensor, (kJ/kg)
h3 Nilai entalpi refrigeran keluar dari kondensor, (kJ/kg)
Win Kerja kompresor per satuan massa refrigeran, (kJ/kg)
Qout Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran,
(kJ/kg)
Qin Kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran,
(kJ/kg)
ṁ Laju aliran massa refrigeran, (kg/detik)
COPaktual Koefisien prestasi aktual mesin pendingin
COPideal Koefisien prestasi ideal mesin pendingin
Te Suhu evaporator, (K)
Tc Suhu kondensor, (K)
η Efisiensi mesin pendingin
W Kerja kompresor per satuan waktu, (J/detik)
V Besar tegangan listrik yang digunakan kompresor, (V)
I Besar arus listrik yang digunakan kompresor, (A)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema mesin pendingin siklus kompresi uap ....................... 5
Gambar 2.2 Kompresor Hermatic ............................................................. 7
Gambar 2.3 Kompresor Semi-Hermatic .................................................... 8
Gambar 2.4 Kompresor Open Type .......................................................... 8
Gambar 2.5 Kondensor pipa u .................................................................. 9
Gambar 2.6 Filter ...................................................................................... 10
Gambar 2.7 Pipa kapiler ............................................................................ 11
Gambar 2.8 Evaporator ............................................................................. 11
Gambar 2.9 Kipas...................................................................................... 12
Gambar 2.10 Tabung berisi refrigeran R.134a ........................................... 13
Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram p-h ................................. 14
Gambar 2.12 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ................................. 14
Gambar 2.13 P-h diagram refrigeran 134a .................................................. 17
Gambar 3.1 Kompresor Hermatik ............................................................. 23
Gambar 3.2 Kondensor 12 U .................................................................... 24
Gambar 3.3 Filter ...................................................................................... 25
Gambar 3.4 Pipa kapiler ............................................................................ 25
Gambar 3.5 Evaporator ............................................................................. 26
Gambar 3.6 Freon/Ferigeran R-134a ........................................................ 27
Gambar 3.7 Pemotong Pipa (Tubbing cutter) ........................................... 27
Gambar 3.8 Pelebar Pipa (Tube expander) ............................................... 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 3.9 Tang ....................................................................................... 28
Gambar 3.10 Alat Las ................................................................................. 29
Gambar 3.11 Bahan Las .............................................................................. 29
Gambar 3.12 Pompa Vakum ....................................................................... 30
Gambar 3.13 Kunci L .................................................................................. 30
Gambar 3.14 Thermostat ............................................................................. 31
Gambar 3.15 Metil ...................................................................................... 31
Gambar 3.16 Manifold gauge ..................................................................... 32
Gambar 3.17 Kotak gabus ........................................................................... 32
Gambar 3.18 Fan (kipas) ............................................................................ 33
Gambar 3.19 Meja kayu .............................................................................. 33
Gambar 3.20 Kotak gabus pada meja ......................................................... 34
Gambar 3.21 Letak kompresor .................................................................... 34
Gambar 3.22 Pemasangan kondensor pada meja ........................................ 34
Gambar 3.23 Letak Evaporator pada kotak gabus ...................................... 35
Gambar 3.24 Sekat pada kotak gabus ......................................................... 35
Gambar 3.25 Letak thermostat pada meja .................................................. 35
Gambar 3.26 Sambungan filter dengan pipa keluar kondensor .................. 36
Gambar 3.27 Potongan pipa kapiler pada lubang keluar filter.................... 36
Gambar 3.28 Letak adaptor pada meja ....................................................... 37
Gambar 4.1 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin pendingin ............ 41
Gambar 4.2 Mesin pendingin buah ........................................................... 42
Gambar 4.3 Skematik alat penelitian ........................................................ 43
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 4.4 Termokopel ........................................................................... 45
Gambar 4.5 Alat penampil suhu digital .................................................... 45
Gambar 4.6 Pressure gauge ....................................................................... 46
Gambar 4.7 Multimeter ............................................................................. 46
Gambar 4.8 Clamp meter (tang ampere) ................................................... 47
Gambar 4.9 Stopwatch .............................................................................. 47
Gambar 4.10 Proses pengambilan data ....................................................... 50
Gambar 4.11 Penggunaan P-h diagram ....................................................... 51
Gambar 5.1 Win dari waktu ke waktu ....................................................... 56
Gambar 5.2 Qout dari waktu ke waktu ....................................................... 57
Gambar 5.3 Qin dari waktu ke waktu ........................................................ 59
Gambar 5.4 COPaktual mesin pendingin dari waktu ke waktu ................... 60
Gambar 5.5 COPideal mesin pendingin dari waktu ke waktu ..................... 62
Gambar 5.6 Laju aliran massa dari waktu ke waktu ................................. 63
Gambar 5.7 Efisiensi mesin pendingin (%) dari waktu ke waktu.............. 65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengambilan data ....................................................................... 49
Tabel 5.1 Hasil data penelitian ................................................................... 52
Tabel 5.2 Nilai rata-rata data ...................................................................... 53
Tabel 5.3 Nilai entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor ................... 54
Tabel 5.4 Nilai Win ..................................................................................... 55
Tabel 5.5 Nilai Qout .................................................................................... 57
Tabel 5.6 Nilai Qin ...................................................................................... 58
Tabel 5.8 Nilai COPaktual mesin pendingin ................................................. 60
Tabel 5.9 Nilai COPideal mesin pedingin .................................................... 61
Tabel 5.7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) ........................................ 63
Tabel 5.10 Nilai efisiensi mesin pendingin () ............................................ 64
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data
t = 15 menit ............................................................................ 72
Lampiran 2 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data
t = 30 menit ............................................................................ 73
Lampiran 3 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data
t = 45 menit ............................................................................ 74
Lampiran 4 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari data rata-rata
t = 60 menit ............................................................................ 75
Lampiran 5 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data
t = 75 menit ............................................................................ 76
Lampiran 6 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data
t = 90 menit ............................................................................ 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
ABSTRAK
Penelitian ini menggunakan mesin pendingin buah yang menggunakan
siklus kompresi uap dengan panjang pipa kapiler 200 cm , daya kompresor 1/5
Hp, refrigeran 134a, kondensor yang memiliki lekukan sebanyak 12U dan
evaporator standar yang digunakan kulkas 2 pintu. Data yang diambil yaitu (a)
suhu refrigeran saat masuk kompresor (T1), (b) suhu refrigeran saat keluar
kondensor (T3), (c) suhu beban pendinginan (Tbeban), (d) tekanan rendah refrigeran
masuk kompresor (P1), (e) tekanan tinggi refrigeran keluar kompresor (P2), (f)
tekanan tinggi refrigeran masuk pipa kapiler (P3), (g) tekanan rendah refrigeran
keluar pipa kapiler (P4), (h) besar tegangan listrik untuk kerja kompresor (V) dan
(i) besar arus listrik untuk kerja kompresor (I).
Penelitian ini memberikan hasil (a) mesin pendingin buah telah berhasil
dibuat dan bekerja dengan baik, suhu evaporator mesin pendingin buah mencapai
-23°C, mampu mendinginkan buah hingga mencapai suhu 4°C, (b) kerja
kompresor per satuan massa refrigeran (Win) rata–rata 52,16 kJ/kg, (c) kalor yang
dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout) rata-rata 187,83 kJ/kg, (d)
kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin) rata-rata 135,50
kJ/kg, (e) COPaktual rata-rata 2,59, (f) COPideal rata-rata 3,58, (g) laju aliran massa
refrigeran (ṁ) rata-rata 0,00343 kg/detik, dan (h) Efisiensi () rata-rata 72,16%.
Kata Kunci : Refrigeran, COPaktual, COPideal, Efisiensi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
ABSTRACT
This research used cooler fruit machine that using the vapor compression
cycle with 200 cm length of capillary pipe, 1/5 Hp compressor power, 134a
refrigerant, condenser that has 12U curvature and standard evaporator that is
used by 2 doors refrigerator. The data that gathered such as (a) the temperature
when enters compressor (T1), (b) the temperature when leaves condenser (T3) (c)
the temperature of cooling burden (Tburden), (d) the refrigerant low pressure
enters compressor (P1), (e) refrigerant high pressure leaves compressor (P2), (f)
the refrigerant high pressure enters capillary pipe (P3), (g) the refrigerant low
pressure leaves capillary pipe (P4), (h) the electric tension for compressor (V)
and (i) the electric flow for compressor.
This research results are (a) the cooler fruit machine has finally made and
works well, the temperature of its evaporator reach -23°C, can refrigerate fruits
reaching 4°C. (b) the work of compressor for each refrigerant mass (Win)
average is 52,16 kJ/kg, the heat which is heated condenser for each refrigerant
mass (Qout) average is 187,83 kJ/kg, the heat which was absorbed by evaporator
for each refrigerant mass(Qin) average is 135,50 kJ/kg, COPactual average is
2,59, COPideal average is about 3,58, the rate of refrigerant mass flow average is
0,00343 kg/seconds and Efficiency () average is 72,16 %.
Keywords : Refrigerator, COPactual, COPideal, efficiency.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia
modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup,
namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia.
Teknologi ini dibutuhkan untuk penyiapan bahan makanan, penyimpanan dan
distribusi makanan, proses kimia yang memerlukan pendinginan, pengkondisian
udara untuk kenyamanan ruangan baik pada industri, perkantoran, transportasi
maupun rumah tangga.
Peran mesin pendingin sangat penting bagi kehidupan manusia saat ini,
sehingga banyak mesin pendingin dijumpai di berbagai tempat. Mesin pendingin
dapat dijumpai di rumah tangga (kulkas), perkantoran (dispenser), transportasi
(mesin AC), industri dan lainnya. Umumnya mesin pendingin mempunyai fungsi
mendinginkan, membekukan, dan mengkondisikan udara. Sebagian besar proses
pendingin menggunakan siklus kompresi uap.
Dalam rumah tangga mesin pendingin biasanya digunakan sebagai pengawet
makanan (kulkas) dan penyejuk ruangan (mesin AC). Mesin pendingin dalam
rumah tangga sering digunakan untuk mendinginkan, mengawetkan (makanan,
minuman, buah, sayur). Pada perkantoran mesin pendingin yang di gunakan AC
berfungsi sebagai penyejuk ruangan agar orang yang berada di kantor lebih
nyaman dan dapat bekerja lebih baik. Sedangkan dalam sistem transportasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
pendinginan berfungsi sebagai penyejuk udara di dalam kendaraan pribadi
maupun komersil.
Mengingat mesin pendingin sangat penting bagi rumah tangga, perkantoran,
perindustrian, perdagangan dan lainnya. Maka penulis berkeinginan untuk
mengerti, memahami dan mengenal cara kerja mesin pendingin.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana karakteristik (COP, efisiensi, dan laju aliran massa refrigeran)
mesin pendingin buah dengan panjang pipa kapiler 200 cm dan daya kompresor
1/5 HP ?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Membuat model mesin pendingin buah dengan siklus kompresi uap.
b. Menghitung kerja kompresor per satuan massa refrigeran.
c. Menghitung kalor yang di lepas kondensor per satuan massa refrigeran.
d. Menghitung kalor yang di serap evaporator per satuan massa refrigeran.
e. Menghitung dan mesin pendingin buah.
f. Menghitung efisiensi mesin pendingin buah dan laju aliran massa refrigeran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.4 Batasan-batasan
Batasan-batasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
a. Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin adalah R-134a.
b. Kompresor yang digunakan berdaya 1/5 HP.
c. Kondensor yang digunakan berukuran 12 U, merupakan kondensor standar
yang digunakan untuk kompresor 1/5 HP.
d. Panjang pipa kapiler yang digunakan 200 cm.
e. Evaporator yang digunakan dengan jenis evaporator bersirip.
f. Menggunakan kipas untuk mensirkulasikan udara dingin dari ruangan
evaporator ke ruangan beban pendinginan.
g. Mesin pendingin menggunakan sistem refrigerasi siklus kompresi uap.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini dapat memberikan manfaat :
a. Pengalaman dan pengetahuan secara langsung bagi penulis.
b. Hasil penelitian dapat diharapkan menjadi referensi bagi peneliti lain yang
ingin meneliti mesin pendingin dengan siklus kompresi uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1 Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk mendinginkan atau
peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas dari dalam ruangan untuk
menjadikan temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur
lingkungannya sehingga menghasilkan suhu/temperatur yang dingin. Mesin
pendingin yang banyak digunakan umumnya menggunakan siklus kompresi uap.
Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa proses, yaitu proses kompresi, proses
kondensasi, proses penurunan tekanan (proses iso entalpi ), dan proses evaporasi.
Komponen utama dari mesin pendingin yaitu kompresor, kondensor, filter,
pipa kapiler dan evaporator, serta refrigeran. Secara skematis, mesin pendingin di
gambarkan pada gambar 2.1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Gambar 2.1 Skema mesin pendingin siklus kompresi uap
Proses kerja mesin pendingin adalah dimulai dari kompresor. Dengan adanya
aliran listrik, motor kompresor akan bekerja dengan menghisap gas refrigeran
yang bersuhu rendah dari saluran hisap. Kemudian kompresor memampatkan gas
refrigeran sehingga menjadi uap atau gas bertekanan tinggi, gas kemudian
memasuki kondensor. Gas bertekanan tinggi tersebut di dalam kondensor akan
didinginkan oleh udara di luar mesin pendingin. Dengan proses tersebut kalor
berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya sehingga suhunya turun
mencapai suhu kondensasi (pengembunan) dan wujudnya berubah menjadi cair.
Refrigeran kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan panjang
sehingga tekanannya akan turun. Selanjutnya refrigeran memasuki ruang
evaporator, di dalam evaporator refrigerant mulai menguap, ini disebabkan karena
terjadi penurunan tekanan yang mengakibatkan titik didih refrigerant menjadi
Pipa Kapiler Kompresor
Qin
Qout
1 2
3
4
Kondensor
Evaporator
Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
lebih rendah maka terjadi perubahan fase refrigerant dari cair menjadi gas
(mendidih). Proses pendidihan dapat berlangsung karena evaporator mengambil
kalor dari lingkungan di sekeliling evaporator, sehingga ruangan di sekitar
evaporator menjadi dingin. Siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang -
ulang sehingga didapat suhu yang diinginkan.
Mesin pendingin buah merupakan mesin pendingin yang menggunakan
prinsip penukar kalor dengan sistem kompresi uap. Alat ini digunakan untuk
mendinginkan buah dengan bantuan kipas (fan) yang berfungsi untuk mengalirkan
udara dingin dari ruang evaporator ke ruangan yang berisi buah.
Suhu kerja pada mesin pendingin buah ini dirancang pada suhu 1,5°C -
12,5°C, pengaturan suhu tersebut dilakukan dengan tujuan agar buah yang
didinginkan tidak mengalami pembekuan. Dengan dijaga pada kondisi tersebut,
buah tidak cepat mengalami proses pembusukan dan tetap segar untuk jangka
waktu beberapa hari.
2.1.2 Komponen Utama Mesin Pendingin Buah
a. Kompresor
Kompresor adalah alat untuk meningkatkan tekanan refrigerant. Cara kerja
kompresor adalah menghisap refrigerant lalu mendorongnya dengan piston untuk
diteruskan ke pipa yang menuju masuk kondensor. Kompresor sendiri memiliki 3
(tiga) jenis yaitu kompresor hermatic, semi-hermatic, open type. Kompresor
hermatic adalah kompresor yang poros engkol dan motor penggeraknya jadi 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
(satu) poros dalam suatu kompresor. Kompresor semi-hermatic adalah kompresor
yang poros engkol dan motor penggeraknya terpisah tetapi masih dalam suatu
kompresor. Kompresor open type adalah kompresor yang poros penggeraknya
terpisah dengan motor listriknya.
Gambar 2.2 Kompresor hermatic
Keuntungan kompresor hermatic bentuknya yang kecil karena poros
kompresor dengan motor listriknyadalam satu casing, harga lebih murah dari
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Gambar 2.3 Kompresor semi-hermatic
Kelebihan kompresor semi-hermatic bentuknya kecil, perawatan lebih
muda 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 bentuk kompresor yang
besar untuk mesin pendingin dan harganya mahal.
Gambar 2.4 Kompresor open type
Kelebihan kompresor open type adalah jika pada motornya rusak dapat
diperbaiki motornya saja, rpm kompresor dapat diatur dengan menggunakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
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 bentuknya paling besar dari kompresor
jenis lain, bobotnya paling berat dari kompresor jenis lain, harganya paling
mahal.
b. Kondensor
Kondensor adalah suatu alat untuk merubah fase bahan pendingin dari
bentuk gas menjadi cair. Pada saat terjadinya perubahan fase tersebut panas
dikeluarkan oleh kondensor ke udara melalui rusuk-rusuk kondensor. Sebagai
akibat dari kehilangan panas suhu bahan pendingin buah. Refrigeran berubah
dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh kemudian mengembun berubah
menjadi cair. Kondensor yang umum digunakan pada mesin pendingin
kapasitas kecil, adalah jenis pipa u dengan jari-jari penguat, pipa tanpa sirip
besi dan pipa-pipa dengan sirip-sirip.
Gambar 2.5 Kondensor pipa u
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
c. Filter
Filter adalah alat untuk menyaring kotoran yang dibawa oleh refrigerant
sebelum memasuki pipa kapiler. Filter dapat menyaring kotoran hasil pengelasan,
hasil korosi, dan air yang terkandung dalam refrigerant. Bentuk dari alat ini ialah
tabung kecil dengan diameter antara 10-20 mm, sedangkan panjangnya tak kurang
dari 8-15 mm, bahannya pada umumnya dari tembaga.
Gambar 2.6 Filter
d. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi dan disebut juga alat kontrol
refrigeran. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu menurunkan tekanan
refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler
merupakan suatu pipa pada mesin pendingin yang pada umumnya berukuran
diameter 0,028 inch. Beberapa keuntungan menggunakan pipa kapiler sebagai alat
penurun tekanan adalah harganya yang murah dan mudah dicari serta pada saat
mulai beroperasi kompresor dapat bekerja lebih ringan karena momen torquenya
(momen puntir) yang diperlukan kecil. Pada sistem yang menggunakan katup-
katup lain, pada saat kompressor akan mulai bekerja di dalam sistem telah ada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
perbedaan tekanan pada sisi tekanan tinggi dan rendah, tapi dengan memakai pipa
kapiler pada saat kompresor tidak bekerja tekanan didalam sistem akan jadi sama
karena pada pipa kapiler tidak terdapat alat penutup apa-apa, dengan demikian
kompressor dapat bekerja lebih ringan.
Gambar 2.7 Pipa Kapiler
e. Evaporator
Evaporator adalah alat untuk menyerap kalor dari ruang yang akan
didinginkan. Pada evaporator terjadi perubahan fase dari campuran cair dan
gas jenuh atau dapat pula gas panas lanjut tanpa adanya perubahan suhu, dan
perubahan fase dari gas jenuh menjadi gas panas lanjut disertai dengan
peningkatan suhu pada pemanasan lanjut.
Gambar 2.8 Evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f. Kipas
Kipas adalah alat untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator.
Pada mesin buah-buahan yang ada di pendingin buah, udara dingin yang
dihembuskan kipas akan mendinginkan ruang pendingin.
Gambar 2.9 Kipas
g. Bahan Pendingin (Refigeran)
Refrigerant adalah bagian yang penting dalam fluida yang digunakan.
Refrigerant berfungsi sebagai cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan
melepas kalor di kondensor. Refrigerant yang biasa digunakan pada mesin
pendingin buah adalah R-134a., Refrigeran R-134a memiliki beberapa
karakteristik yang baik yaitu tidak beracun dan tidak mudah terbakar dan relatif
stabil.
Refrigerant yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi
uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :
Mempunyai titik didih -26,1 °C.
Tidak merusak lapisan ozon (O3).
Tekanan kritis : 4,06 Mpa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak
pelumas, udara dan sebagainya.
Tidak beracun.
Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh
Beberapa merek bahan pendingin sejenis refrigeran 134a yang dijumpai di
pasaran antara lain refrigeran 134a, SUVA 134a, HFC 134a, dan KLEA
Forane 134a.
Gambar 2.10 Tabung berisi refrigeran R.134a
2.1.3 Siklus Kompresi Uap
Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, namun yang paling
umum digunakan pada mesin pendingin adalah refrigerasi dengan siklus
kompresi uap. Komponen utama dari siklus kompresi uap adalah kompresor,
kondensor, pipa kapiler dan evaporator, dengan menggunakan fluida kerja
Refrigerant. Diagram p-h dan T-s untuk siklus kompresi uap digambarkan
pada gambar 2.11 dan 2.12
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram p-h
Gambar 2.12 Siklus kompresi uap pada diagram T-s
s
Win
T
Qout
Qin 4
3
3a 2a 2
1a
1
1a 4
h
2a
Qin
h3 = h4 h1 h2
2
Win
1
Qout 3 3a
P
P1
P2
Proses pendinginan lanjut
Proses penurunan
suhu
Proses pemanasan
lanjut
Proses pendidihan
Proses pengembunan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Proses kompresi uap pada skema, P-h dan T-s diagram dapat dijelaskan
sebagai berikut :
a) Proses 1-2 adalah proses kompresi.
Sebelum terjadinya proses kompresi, refrigeran berupa gas panas lanjut
bertekanan rendah. Ketika terjadinya proses kompresi, kompresor menaikkan
tekanan refrigeran sehingga refrigeran menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi
dan temperatur refrigeran menjadi naik. Proses kompresi berjalan secara
isentropis adiabatis, proses kompresi memerlukan sumber tenaga listrik untuk
menggerakkan kompresor dari luar.
b) Proses (2-2a) adalah proses penurunan suhu refrigeran.
Proses ini berlangsung di kondensor. Penurunan temperatur refrigeran pada
tekanan tinggi mengakibatkan fase uap refrigeran mencapai titik uap jenuh.
Ketika proses ini berlangsung tekanan refrigeran tetap. Penurunan suhu di
sebabkan karna adanya kalor yang berpindah dari rerigeran ke lingkungan sekitar
kondensor, suhu kondensor lebih tinggi dibandingkan suhu lingkungan, itulah
sebabnya kalor dapat mengalir
c) Pada proses (2a-3a) adalah proses kondensasi.
Proses kondensasi berlangsung ketika refrigeran berada di kondensor. Proses
kondensasi ini terjadi karena adanya pelepasan kalor ke lingkungan luar. Suhu
refrigran lebih tinggi dari suhu lingkungan luar, sehingga kalor pada refrigeran
mengalir ke lingkungan luar. Selama proses ini berlangsung tekanan dan suhu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
refrigeran tetap. Pada proses kondensasi ini fase refrigeran berubah dari fase uap
menjadi fase cair. Kalor yang dilepas merupakan kalor laten pengembunan.
d) Pada proses (3a-3) adalah proses pendinginan lanjut.
Terjadi pelepasan kalor setelah proses kondensasi (pengembunan), sehingga
suhu refrigeran semakin turun dari suhu kondensasi. Ketika proses ini kondisi
refrigeran berubah dari cair jenuh menjadi fase cair lanjut dan belangsung pada
tekanan yang tetap.
e) Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan.
Proses penurunan tekanan berlangsung di pipa kapiler dan mengakibatkan
suhu refrigeran menjadi sangat rendah dari suhu hasil pendinginan lanjut. Kondisi
refrigeran berubah bentuk dari fase cair menjadi fase campuran (uap+cairan)
akibat dari penurunan tekanan dan penurunan suhu refrigeran. Proses ini
berlangsung pada entalpi yang tetap.
f) Proses (4-1a) merupakan proses penguapan.
Pada proses ini terjadi perubahan fase refrigeran dari campuran (uap+cairan)
menjadi uap jenuh. Kalor yang dipergunakan untuk merubah fase diambil dari
lingkungan sekitar evaporator. Suhu refrigeran saat berada di evaporator lebih
rendah dari suhu lingkungan di sekitar evaporator, sehingga kalor di lingkungan
evaporator mengalir ke refrigeran. Proses ini berjalan pada tekanan yang tetap dan
suhu yang sama.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
g) Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut.
Pada proses ini suhu refrigeran meningkat dari suhu evaporasi (penguapan),
sehingga fase refrigeran berubah dari jenuh uap menjadi uap panas lanjut. Proses
pemanasan lanjut ini berlangsung pada tekanan yang tetap.
Gambar 2.13 P-h diagram refrigeran 134a
2.1.4 Rumus-Rumus Perhitungan
Dalam analisa unjuk kerja mesin pendingin diperlukan persamaan-persamaan
yang di pergunakan untuk menghitung : (a) menghitung kerja kompresor per
satuan massa refrigeran, (b) menghitung kalor yang dilepas kondensor per satuan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
massa refrigeran, (c) menghitung kalor yang diserap evaporator per satuan massa
refrigeran, (d) dan mesin pendingin laju aliran massa
refrigeran, (e) menghitung laju aliran massa refrigeran dan efisiensi mesin
pendingin.
a. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ).
Kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan
Persamaan :
= , (2.1)
dengan adalah kerja kompresor per satuan massa refrigeran, adalah entalpi
refrigeran masuk ke kompresor, adalah entalpi refrigeran keluar dari
kompresor.
b. Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran ( ).
Besar kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan :
= , (2.2)
dengan adalah kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigerant,
adalah entalpi refrigeran masuk ke kondensor, adalah entalpi refrigeran
keluar dari kondensor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( ).
Besar kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan :
= , (2.3)
dengan adalah kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran,
adalah entalpi refrigeran keluar dari evaporator, adalah entalpi refrigeran saat
masuk evaporator.
d. mesin pendingin dan mesin pendingin.
atau (Coefficient Of Performance) aktual mesin pendingin adalah
perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang
diperlukan untuk menggerakkan kompresor. mesin pendingin dapat
dihitung dengan Persamaan :
=
, (2.5)
dengan adalah Koefisien prestasi aktual mesin pendingin, adalah
kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran, adalah kerja
kompresor per satuan massa refrigeran, adalah entalpi refrigeran keluar dari
evaporator, adalah entalpi refrigeran masuk ke kondenser, adalah entalpi
refrigeran keluar dari pipa kapiler.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
mesin pendingin merupakan COP (Coefficient Of Performance)
maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin. COPideal mesin pendingin dapat
dihitung dengan Persamaan :
=
, (2.6)
dengan adalah koefisien prestasi ideal mesin pendingin, adalah suhu
evaporator, adalah suhu kondensor.
e. Menghitung Laju aliran massa refrigeran (ṁ) dan Efisiensi mesin
pendingin (η).
Laju aliran massa refrigeran pada mesin pendingin dapat dihitung dengan
Persamaan :
ṁ =
= (V.I/1000) / , (2.4)
dengan ṁ adalah laju aliran massa refrigeran, W adalah kerja kompresor per
satuan waktu, V adalah besar tegangan listrik yang digunakan kompresor, I adalah
besar arus listrik yang digunakan kompresor, adalah kerja kompresor per
satuan massa refrigeran.
Efisiensi mesin pendingin dapat dihitung dengan Persamaan :
η =
x 100 % , (2.7)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
dengan η adalah Efisiensi mesin pendingin, adalah koefisien prestasi
aktual dari mesin pendingin, adalah koefisien prestasi ideal dari mesin
pendingin
2.2 Tinjauan Pustaka
Akintunde (2004), meneliti performa R-12 dan R134a didalam pipa kapiler
sebanyak 58 pipa kapiler yang berbeda. Diperoleh bahwa pipa kapiler dengan
panjang 2,03 m, diameter kurang dari 1,1 mm dan diameter koil kurang dari 1000
mm dapat digunakan untuk sistem pendingin skala kecil antara 8 sampai 12 kW.
Hasil lain di peroleh bahwa laju aliran refrigeran berkurang seiring pengecilan
diameter koil.
Basri (2007), melakukan penelitian pada pipa kapiler mesin pendingin untuk
mendapatkan karakteristikhidraulik dan termal aliran dua fase refrigeran 134a,
yaitu koefisien gesek dan bilangan nusselt. Untuk mendapatkan aliran 2 fase
secara nyata, digunakan pemanas atau heater pada pipa kapiler sehingga kualitas
uap refrigeran yang keluar lebih besar. Namun penelitian ini tidak mengkaji efek
pemasangan heater ini terhadap performa sitem pendingin yang digunakan.
Anwar (2010), meneliti tentang efek beban pendinginan terhadap performa
sistem pendingin. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa dengan menambah
beban pendingin yaitu lampu didalam cold box atau ruang pendingin
mempengaruhi waktu pendinginan. Yaitu waktu pendinginan semakin lama untuk
setiap peningkatan beban pendingin bila di bandingkan dengan tanpa beban atau
tanpa lampu di cold box. Serta kenaikan refrigerasi terjadi seiring penambahan
beban pendingin.
Dwinanda (2011), melakukan penelitian analisis pengaruh bentuk lekukan
pipa kapiler pada refrigerator. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh
bentuk lekukan pipa kapiler pada refrigerator. Penelitian ini menggunakan metode
studi pustaka dan studi lapangan. Penelitian ini juga menyajikan daftar alat serta
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
bahan yang dipergunakan untuk membuat refrigerator. Hasil dari percobaan ketiga
pipa kapiler tersebut, yang menghasilkan suhu dingin terendah dan COP terbesar
adalah yang diberi lekukan spiral.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1. Persiapan Komponen Utama Mesin Pendingin
Komponen yang digunakan pada penelitian ini meliputi : kompresor,
kondensor filter, pipa kapiler, fan, evaporator dan refrigeran.
a. Kompresor.
Kompresor merupakan unit mesin pendingin yang berfungsi untuk menaikkan
tekanan dan mensirkulasikan refrigeran di dalam unit mesin pendingin tersebut.
Gambar 3.1 Kompresor Hermatik
Jenis kompresor : Torak
Seri compressor : Model AQAW77X
Voltase : 220-240 V
Daya kompresor : 1/5 HP
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
b. Kondensor.
Kondensor merupakan suatu alat yang digunakan untuk membuang panas
refrigeran di dalam sistem mesin pendingin.
Gambar 3.2 Kondensor 12 U
Panjang kondensor : 92,5 cm
Diameter pipa : 4,8 mm
Bahan pipa : Baja
Bahan sirip : Baja
Diameter sirip : 1,2 mm
Jumlah sirip : 92 sirip
Jumlah U : 12 U
c. Filter.
Filter berfungsi untuk menyaring kotoran yang dibawah oleh refrigeran,
sehingga ketika masuk ke pipa kapiler refrigeran dapat mengalir dengan baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Gambar 3.3 Filter
Bahan filter : Tembaga
Diameter filter : 19 mm
Panjang filter : 88 mm
d. Pipa Kapiler.
Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan dari tekanan tinggi ke
rendah, proses penurunan terjadi karena diameter pipa yang kecil.
Gambar 3.4 Pipa kapiler
Bahan pipa kapiler : Tembaga
Panjang pipa kapiler : 200 cm
Diameter pipa kapiler :0,028 inch
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
e. Evaporator.
Evaporator berfungsi untuk menguapkan freon, untuk merubah fase dari cair
menjadi gas. Untuk mengubah fase dari cair menjadi gas ini diperlukan kalor yang
diambil dari lingkungan evaporator tersebut.
Gambar 3.5 Evaporator
Panjang evaporator : 14 cm
Lebar evaporator : 19 cm
Diameter pipa : 8,5 mm
Bahan evaporator : Alumunium
Bahan sirip : Baja
Jumlah sirip : 362 sirip
Jenis evaporator : Bersirip
f. Freon / Refrigeran.
Adalah sejenis gas yang digunakan sebagai pendingin. Freon yang di
pergunakan berjenis R-134 a.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Gambar 3.6 Freon/Ferigeran R-134a
3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin Buah
Dalam pembuatan mesin pendingin digunakan beberapa peralatan pendukung
diantaranya:
a. Pemotong Pipa (Tubbing cutter).
Pemotong Pipa (Tubbing cutter) fungsinya untuk memotong pipa tembaga
pada mesin pendingin potongan yang dihasilkan biasa dan kotorannya lebih
sedikit, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Pemotong Pipa (Tubbing cutter)
Sumber: (http://www.indonetwork.co.id)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
b. Pelebar Pipa (Tube expander).
Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan pada ujung pipa tembaga agar
mempermudah proses penyambungan pipa dan pengelasan, lebih jelasnya
ditunjukan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Pelebar Pipa (Tube expander)
Sumber: (http://affordabletool.com/)
c. Tang.
Tang adalah alat yang digunakan untuk menahan pipa pada saat pengelasan,
lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Tang
Sumber: (http://pixabay.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
d. Alat Las.
Fungsi alat las untuk menyambungkan pipa-pipa pada mesin pendingin, hasil
dari penyambungan pipa harus bagus agar tidak terjadi kebocoran, lebih jelasnya
ditunjukan pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Alat Las
e. Bahan Las.
Bahan las yang digunakan pada pipa-pipa mesin pendingin adalah perak dan
borak. Untuk bahan borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan
besi. Penggunaan bahan tambah dikarenakan pada proses pengelasan tembaga
akan lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat dan kuningan/perak
sebagai bahan tambah, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11 Bahan Las
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
f. Pompa Vakum.
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem
pendinginan sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi
seperti udara dan uap air. Proses ini dilakukan agar tidak mengganggu kerja mesin
pendingin saat di operasikan, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12 Pompa Vakum
Sumber: (www.indonetwork.co.id)
g. Kunci L.
Kunci L digunakan untuk membuka dan menutup kran pada kulkas, yang
fungsinya untuk merubah jalan aliran fluida sesuai karakteristik pipa kapiler yang
diinginkan, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Kunci L
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
h. Thermostat.
Adalah alat yang digunakan untuk mengatur suhu evaporator pada suhu 12,5-
1,5°C. Jika suhu yang diinginkan telah tercapai, maka kompresor akan mati,
seperti Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Thermostat
i. Metil.
Metil merupakan cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran
pipa. Penggunaan cairan sebanyak satu tutup botol metil, seperti ditunjukan pada
Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Metil
(sumber : www. anugerahindustri.blogspot.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
j. Manifold gauge.
Manifold gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem
pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroprasi, seperti
ditunjukan pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Manifold gauge.
k. Kotak Gabus.
Kotak gabus berfungsi sebagai tempat pendinginan. Kotak berbahan gabus
digunakan karena bahan gabus memiliki nilai konduktivitas yang rendah sehingga
kalor dari lingkungan luar tidak dapat masuk dengan cepat ke dalam ruangan
pendinginan, seperti ditunjukan pada Gambar 3.17.
Gambar 3.17 Kotak gabus
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
l. Fan (kipas).
Fan (kipas) berfungsi untuk menghembuskan udara dingin dari ruangan
evaporator ke ruangan pendinginan. Pada penelitian ini menggunakan fan DC,
bertegangan 12V dan berarus 0,23A, seperti ditunjukan pada Gambar 3.18.
Gambar 3.18 Fan (kipas)
3.3 Proses Pembuatan Mesin Pendingin Buah
3.3.1 Pembuatan Mesin Pendingin Buah
Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin
pendingin Buah yaitu :
a. Mempersiapkan meja kayu yang berfungsi sebagai dudukan mesin pendingin
buah.
Gambar 3.19 Meja kayu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
b. Memasangkan kotak gabus pada permukaan meja.
Gambar 3.20 Kotak gabus pada meja
c. Memasang kompresor dengan daya 1/5 HP dan pasangkan baut pada meja.
Gambar 3.21 Letak kompresor
d. Menetapkan kondensor pada bagian samping meja.
Gambar 3.22 Pemasangan kondensor pada meja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
e. Memasang evaporator di dalam kotak gabus.
.
Gambar 3.23 Letak Evaporator pada kotak gabus
f. Pada kotak gabus antara ruangan evaporator dan ruangan pendinginan diberi
sekat dengan gabus.
Gambar 3.24 Sekat pada kotak gabus
g. Memasang thermostat pada sisi samping meja kayu, dan persiapkan juga kabel
yang terhubung antara thermostat dengan kompresor.
Gambar 3.25 Letak thermostat pada meja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
h. Melas lubang masuk filter dengan kondensor
Gambar 3.26 Sambungan filter dengan pipa keluar kondensor
i. Melas pipa kapiler dengan evaporator.
j. Melas pipa hisap kompresor dengan pipa keluar evaporator.
k. Pasangkan dan las potongan pipa kapiler dengan panjang kira-kira 10 cm pada
lubang keluar filter.
Gambar 3.27 Potongan pipa kapiler pada lubang keluar filter
l. Memasang adaptor pada meja kayu dengan menggunakan baut. Kemudian
sambungkan kabel in adaptor pada overload kompresor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Gambar 3.28 Letak adaptor pada meja
m. Memasang fan (kipas) pada sekat gabus antara ruangan evaporator dan
ruangan pendinginan, lalu sambungkan kabel kipas dengan kabel out adaptor.
3.3.2 Proses Pemvakuman dan Pemetialan
Agar mesin pendingin dapat digunakan, perlu dilakukan dan dibutuhkan
beberapa proses, yaitu proses pemetilan dan pemvakuman. Langkah-langkah
tersebut yaitu:
a. Pengisian Metil
Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang / dilas pada evaporator,
dengan langkah-langkah sebagai berikut :
a. Menghidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut.
b. Menuang metil kira-kira 1 tutup botol metil.
c. Meletakkan tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, yang kemudian
akan dihisap oleh pipa kapiler tersebut untuk membersihkan atau memastikan
bahwa tidak ada kotoran yang tersumbat di dalam pipa kapiler.
d. Mematikan kompresor dan melas ujung pipa kapiler pada lubang out filter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
b. Pemvakuman
Merupakan proses untuk menghilangkan udara yang terjebak dalam
rangkaian, dengan cara :
a. Mempersiapkan manifold terlebih dahulu, dengan 1 selang yang berwarna biru
( low pressure), yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya, dan 1
selang berwarna merah ( high pressure ), yang dipasang pada tabung freon.
b. Pada saat pemvakuman, kran manifold terbuka, dan kran tabung freon
tertutup.
c. Kemudian menyalakan kompresor, dan secara otomatis udara yang terjebak
dalam rangkaian akan keluar lewat potongan pipa kapiler pada yang telah
dilas dengan lubang out filter.
d. Memastikan bahwa udara yang terjebak telah habis dengan cara menggunakan
korek api yang dinyalakan dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler.
e. Jarum pressure gauge menunjukan angka yang negatif (secara maksimal).
f. Melas ujung potongan pipa kapiler tersebut.
3.3.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a
Beberapa tahap cara pengisian refrigeran pada mesin pendingin sebagai
berikut :
a. Persiapkan manifold gauge berserta selang merah dan biru, refrigeran 134a,
pentil kompresor, dan clamp meter.
b. Pasang pentil di bagian pipa pengisian refrigeran pada kompresor.
c. Pasang selang manifold berwarna merah pada pentil pengisian refrigeran
pada kompresor dan selang warna biru pada tabung refrigeran 134a.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
d. Setelah semua selang terpasang, buka penuh kran pada tabung refrigeran.
e. Ketika proses pengisian refrigeran, kompresor harus dalam keadaan hidup
dan tekanan harus di bawah 0 s/d -30 psi yang sebelumnya telah divakum
terlebih dahulu.
f. Kemudian pasang tang ampere pada salah satu kabel yang menuju overload
kompresor dan pada umumnya angka menunjukan dibawah arus yang
terdapat pada spesifikasi kompresor, misalnya pada 0,90 A sebelum di isi
refrigeran sekitar 0,4 A.
g. Buka keran manifold warna biru secara perlahan-lahan jangan sampai
melebihi 10 psi.
h. Setelah angka tekanan sudah menunjukkan 10 psi dan pada clamp meter
sudah menunjukan angka yang sesuai pada spesifikasi kompresor tersebut
misal 0,9 A berarti refrigeran telah selesai diisi dan tutup semua keran pada
manifold.
i. Bila terjadi bunga es pada pipa evaporator, maka refrigeran telah bekerja
dengan baik.
j. Setelah refrigeran telah terisi ke dalam sistem kemudian matikan komperesor.
k. Kemudian tutup, lepaskan selang manifold dan tutup penutup pentil
kompresor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
3.3.4 Uji Coba
Mesin pendingin yang telah selesai dibuat perlu diuji untuk mendapatkan
informasi apakah mesin pendingin telah benar-benar dapat bekerja dengan baik
atau belum. Bila mesin pendingin dalam keadaan baik berati mesin pendingin
tidak mengalami kebocoran atau kebuntuan, tetapi bila mesin pendingin dalam
keadaan tidak baik berarti mesin pendingin mengalami kebocoran atau kebuntuan
dan menghasilkan suhu kerja evaporator dan kondensor tidak seperti yang
diinginkan. Jika mesin pendingin belum dapat bekerja dengan baik, maka mesin
pendingin perlu dibenahi atau dibetulkan dahulu, jika mesin pendingin sudah
dapat bekerja dengan baik maka pengambilan data penelitian dapat dilakukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Alur Penelitian
Diagram alur pada Gambar 4.1 merupakan tahap pembuatan mesin pendingin
buah dan penelitiannya :
Gambar 4.1 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin pendingin.
Baik
Tidak Baik
Mulai
Perancangan Mesin Pendingin
Pemvakuman dan Pemetilan Mesin Pendingin
Persiapan dan Penyambungan Komponen-Komponen Mesin Pendingin
Pengisian Refrigeran 134a
Uji Coba
Pengambilan Data , , , , , , V, I
Pengolahan Data , , , , , Laju aliran massa
refrigeran (ṁ), Efisiensi mesin pendingin (η), Pembahasan dan Kesimpulan.
Selesai
Penggambaran Siklus Kompresi Uap Pada P-h Diagram,
Diperoleh , , , , , dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Pada penelitian mesin pendingin buah ini menggunakan beban pendingin buah
apel sebanyak 12 biji dengan berat 2 kg. Proses penelitian berlangsung selama 90
menit dan dilakukan sebanyak 5 kali pengambilan data, dengan hari yang berbeda.
4.2 Obyek yang Diteliti
Obyek yang diteliti adalah mesin pendingin buah. Gambar 4.2
memperlihatkan mesin pendingin buah yang dijadikan obyek yang diteliti pada
penelitian ini.
Gambar 4.2 Mesin pendingin buah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
4.3 Skematik Alat Penelitian
Untuk mengambil data-data pada penelitian diperlukan alat ukur tekanan, alat
ukur suhu, multimeter dan clamp meter (tang ampere). Posisi-posisi pengambilan
data dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Skematik alat penelitian
Keterangan alat bantu penelitian pada Gambar 4.3 sebagai berikut :
a. Termokopel dan alat penampil suhu digital ( )
Termokopel dan alat penampil suhu digital ( ) berfungsi untuk mengukur
suhu refrigeran masuk kompresor.
b. Termokopel dan alat penampil suhu digital ( )
Termometer dan alat penampil suhu digital ( ) berfungsi untuk mengukur
suhu refrigeran keluar kondensor.
Kotak gabus
Kondensor
Evaporator
Kompresor
Pipa kapiler
filter
P1
P2 P3
P4
T1
T3
Fan
Clamp meter
Multimeter
Termokopel
Tbeban
Beban pendingin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
c. Termokopel dan alat penampil suhu digital ( )
Termokopel dan alat penampil suhu digital ( ) berfungsi untuk mengukur
suhu beban pendinginan.
d. Pressure gauge ( )
Pressure gauge ( ) berfungsi untuk mengukur tekanan rendah refrigeran
masuk kompresor.
e. Pressure gauge ( )
Pressure gauge ( ) berfungsi untuk mengukur tekanan tinggi refrigeran
keluar kompresor.
f. Pressure gauge ( )
Pressure gauge ( ) berfungsi untuk mengukur tekanan tinggi refrigeran
masuk pipa kapiler.
g. Pressure gauge ( )
Pressure gauge ( ) berfungsi untuk mengukur tekanan rendah refrigeran
keluar pipa kapiler.
h. Multimeter
Multimeter berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik yang digunakan
kompresor untuk melakukan kerja.
i. Clamp meter (tang ampere)
Clamp meter (tang ampere) berfungsi untuk mengukur besar arus listrik yang
digunakan kompresor untuk melakukan kerja.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
4.4 Alat Bantu Penelitian
Pada penelitian ini menggunakan alat bantu yang berfungsi untuk membantu
memperoleh data. Beberapa alat bantu yang digunakan pada penelitian ini yaitu :
a. Termokopel dan Penampil Suhu Digital Termokopel
Termokopel dan alat penampil suhu digital berfungsi untuk mengukur suhu
pada saat pengujian. Cara penggunaanya yaitu dengan menempelkan ujung
termokopel pada bagian yang akan diukur.
Gambar 4.4. Termokopel
(sumber : www.elektronikautis.blogspot.com)
Gambar 4.5 Alat penampil suhu digital
(sumber : www. indo-digital.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
b. Pressure Gauge
Pada penelitian ini pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan
refrigeran masuk kompresor, keluar kompresor, masuk pipa kapiler dan keluar
pipa kapiler.
Gambar 4.6 Pressure gauge
c. Multimeter
Pada penelitian ini multimeter digunakan untuk mengukur besar tegangan
listrik kompresor saat pengambilan data.
Gambar 4.7 Multimeter
(sumber : www.rapidonline.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
d. Clamp meter (tang ampere)
Pada penelitian ini clamp meter (tang ampere) digunakan untuk mengukur
besar arus listrik kompresor saat pengambilan data.
Gambar 4.8 Clamp meter (tang ampere)
(sumber : www.kpindo.com)
e. Stopwatch
Pada penelitian ini stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pada saat
proses pengambilan data.
Gambar 4.9 Stopwatch
(sumber : www.sperdirect.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
f. Pemanas air
Pemanas air digunakan untuk memanaskan air hingga suhu 100C pada
tekanan 1atm. Kemudian air yang telah dididihkan tersebut, digunakan untuk
membantu proses kalibrasi termokopel. Kalibrasi bertujuan untuk menyamakan
hasil pengukuran suhu beberapa termokopel.
4.5 Cara Mendapatkan Data
Data-data penelitian di peroleh dari hasil pengukuran alat ukur yang dipasang
pada mesin pendingin buah. Cara yang dilakukan untuk mendapatkan data pada
penelitian dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
a. Menyiapkan peralatan pendukung pengambilan data.
b. Memastikan bahwa termokopel yang digunakan sudah dikalibrasi.
c. Membuka kran pada pipa kapiler yang akan diuji, agar refrigeran dapat
mengalir dalam sistem mesin pendingin.
d. Menempelkan kabel termokopel pada beban pendingin, pipa masuk
kompresor dan pipa keluar kondensor.
e. Menempelkan kabel multi meter pada overload kompresor.
f. Mengaitkan clamp meter pada overload kompresor
g. Menyalakan mesin pendingin buah setelah langkah a, b, c, d, e dan f
dilakukan.
h. Pencatatan dalam pengambilan data yaitu :
: Suhu refrigeran saat masuk kompresor, (°C)
: Suhu refrigeran saat keluar kondensor, (°C)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
: Suhu beban pendinginan, (°C)
: Tekanan rendah refrigeran masuk kompresor, (psi)
: Tekanan tinggi refrigeran keluar kompresor, (psi)
: Tekanan tinggi refrigeran masuk pipa kapiler, (psi)
: Tekanan rendah refrigeran keluar pipa kapiler, (psi)
V : Besar tegangan listrik untuk kerja kompresor, (Volt)
I : Besar arus listrik untuk kerja kompresor, (Ampere)
Proses pengambilan data diambil setiap 15 menit dengan total waktu selama
90 menit. Tabel 4.1. menyajikan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.
Tabel 4.1. Tabel pengambilan data
No Waktu (t)
(Menit)
Tekanan (psi) Suhu (°C) Tegangan
(V)
Arus
(I)
1 15
2 30
3 45
4 60
5 75
6 90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 4.10 Proses pengambilan data
4.6 Cara Mengolah Data dan Pembahasan
Cara yang digunakan untuk mengolah data serta pembahasan dengan beberapa
cara yaitu :
a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukan dalam tabel ( , , , , ,
, , V, I) dan dihitung rata-rata dari percobaan 1, 2, 3, 4, 5 dan 6.
b. Setelah diperoleh data rata-rata, kemudian digambarkan siklus kompresi uap
pada P-h diagram.
c. Berdasarkan hasil gambar siklus kompresi uap pada P-h diagram ditentukan
entalpi ( , , , ), suhu kondensor dan suhu evaporator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Gambar 4.11 Penggunaan P-h diagram
d. Setelah entalpi diketahui, entalpi digunakan untuk mengetahui karakteristik
dari mesin pendingin buah dengan cara menghitung kerja kompresor per
satuan massa refrigeran, kalor yang dilepas kondensor per satuan massa
refrigeran, kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran, laju
aliran massa refrigeran, , dan efisiensi dari mesin
pendingin buah tersebut.
e. Untuk memudahkan pembahasan, hasil-hasil perhitungan untuk karakteristik
mesin pendingin buah digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan
terhadap grafik dengan mengacu juga pada tujuan penelitian.
1
2 3
4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
BAB V
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian
Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap mesin pendingin buah,
diperoleh hasil nilai rata-rata tekanan refrigeran masuk kompresor dan keluar pipa
kapiler
, tekanan refrigeran keluar kompresor dan keluar kondensor
, suhu refrigeran masuk kompresor ( ), suhu refrigeran keluar kondensor
( ), besar tegangan listrik untuk kerja kompresor (V), dan besar arus listrik untuk
kerja kompresor (I). Pada Tabel 5.2 menyajikan nilai rata-rata tekanan refrigeran
masuk kompresor dan keluar pipa kapiler
, tekanan refrigeran keluar
kompresor dan keluar kondensor
, suhu refrigeran masuk kompresor ( ),
suhu refrigeran keluar kondensor ( ), besar tegangan listrik untuk kerja
kompresor (V), dan besar arus listrik untuk kerja kompresor (I).
Tabel 5.1 Data hasil penelitian tekanan , , V, dan I
No
Waktu
(t)
(Menit)
Tekanan (Psi) Suhu (°C) Tegangan
V
(Volt)
Arus I (Ampere)
1 15 3 169 169 5,4 -12,6 42,6 27 211,6 0,86
2 30 3,4 171 171 5,2 -13,7 43,3 21,1 211,4 0,85
3 45 3,2 170 170 5,2 -13,5 42,6 15,1 211 0,86
4 60 3,2 171 171 5 -14 43,1 10,2 209,2 0,86
5 75 3 171,6 171,6 5 -14,6 43,1 6,4 208,2 0,86
6 90 3,2 172,8 172,8 4,8 -15,2 43,4 4 207,6 0,84
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Tabel 5.2 Nilai rata-rata data tekanan , , V, dan I
No Waktu t
(menit)
Tekanan (MPa) Suhu (°C) Tegangan
V
(Volt)
Arus I
(Ampere)
1 15 0,13 1,26 -12,6 42,6 27 211,6 0,86
2 30 0,13 1,28 -13,7 43,3 21,1 211,4 0,85
3 45 0,13 1,27 -13,5 42,9 15,1 211 0,86
4 60 0,12 1,28 -14 43,1 10,2 209,2 0,86
5 75 0,12 1,28 -14,6 43,1 6,4 208,2 0,86
6 90 0,12 1,28 -15,2 43,4 4 207,6 0,84
Keterangan Tabel 5.2 :
= Tekanan refrigeran masuk kompresor (MPa).
= Tekanan refrigeran keluar pipa kapiler (MPa).
= Tekanan refrigeran keluar kompresor (MPa).
= Tekanan refrigeran masuk pipa kapiler (MPa).
= Suhu refrigeran masuk kompresor (C).
= Suhu refrigeran keluar kondensor (C).
V = Besar tegangan listrik untuk kerja kompresor (Volt).
I = Besar arus listrik untuk kerja kompresor (Ampere).
Tekanan yang dicantumkan dalam Tabel 5.2 adalah tekanan absolut,
tekanan di konversi dari Psi ke MPa dan ditambah tekanan Atm.
1 Psi = 0,006894 MPa
1 atm = 0,10135 MPa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
1 Pa = 0,000145 Psi
1 Psi = 0,000145037 Pa
1 kPa = 1000 Pa
1 MPa = 0,001 Pa
Dari hasil menggambar siklus kompresi uap pada P-h diagram, maka
diperoleh nilai entalpi ( , , , ), suhu evaporator ( ) dan suhu kondensor
(Tc). Pada Tabel 5.3 menyajikan nilai entalpi (h1, h2, h3, h4), suhu evaporator ( )
dan suhu kondensor ( ).
Tabel 5.3 Nilai entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor
No Waktu t
(menit)
Entalpi (kJ/kg) Suhu (°C)
1 15 394 447 259 259 -23 46
2 30 393 446 258 258 -24 47
3 45 392 446 258 258 -23 47
4 60 395 448 257 257 -24 47
5 75 395 445 260 260 -23 46
6 90 396 446 259 259 -23 46
Keterangan Tabel 5.3 :
dan = Diperoleh dari P-h diagram
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
5.2 Perhitungan dan pengolahan data
a. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ).
Kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ) dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.1). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai
diambil pada menit ke 90 hasilnya adalah sebagai berikut :
= –
= (446-396) kJ/kg
= 50 kJ/kg
Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada table
5.4.
Tabel 5.4 Nilai
No Waktu t
(menit)
Entalpi (kJ/kg) (kJ/kg)
1 15 447 394 53
2 30 446 393 53
3 45 446 392 54
4 60 448 395 53
5 75 445 395 50
6 90 446 396 50
Dari Tabel 5.4 nilai dari waktu ke waktu dapat disajikan dalam bentuk
grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 5.1 dari waktu ke waktu
b. Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran ( ).
Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran ( ) dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2). Sebagai contoh perhitungan
untuk mencari nilai diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai
berikut :
= –
= (446-259) kJ/kg
= 187 kJ/kg
Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada table
5.5.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
15 30 45 60 75 90
Win
(kJ/
kg)
Waktu t (menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Tabel 5.5 Nilai
No Waktu t
(menit)
Entalpi (kJ/kg)
(kJ/kg)
1 15 447 259 188
2 30 446 258 188
3 45 446 258 188
4 60 448 257 191
5 75 445 260 185
6 90 446 259 187
Dari Tabel 5.5 nilai dari waktu ke waktu dapat disajikan dalam bentuk
grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.2.
Gambar 5.2 dari waktu ke waktu
0
100
200
300
400
500
15 30 45 60 75 90
Qo
ut (k
J/kg
)
Waktu t (menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
c. Kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran ( ).
Kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran ( ) dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3). Sebagai contoh perhitungan
untuk mencari nilai diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai
berikut :
= –
= (396-259) kJ/kg
= 136 kJ/kg
Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada table
5.6.
Tabel 5.6 Nilai
No Waktu t
(menit)
Entalpi (kJ/kg) (kJ/kg)
1 15 394 259 135
2 30 393 258 135
3 45 392 258 134
4 60 395 257 138
5 75 395 260 135
6 90 396 259 136
Dari Tabel 5.6 nilai dari waktu ke waktu dapat disajikan dalam bentuk
grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Gambar 5.3 dari waktu ke waktu
d. Koefisien prestasi aktual dan mesin pendingin.
Koefisien prestasi aktual ( ) mesin pendingin dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.5). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai
diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai berikut :
=
=
= (136/50) = (396-259)/( 446-396) kJ/kg
= 2,72
Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada table
5.8.
0
100
200
300
400
500
15 30 45 60 75 90
Qin
(kJ/
kg)
Waktu t (menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Tabel 5.8 Nilai mesin pendingin
No Waktu t
(menit)
(kJ/kg)
(kJ/kg)
1 15 135 53 2,54
2 30 135 53 2,54
3 45 135 54 2,48
4 60 138 53 2,60
5 75 135 50 2,70
6 90 136 50 2,72
Dari Tabel 5.8 nilai mesin pendingin dari waktu ke waktu dapat
disajikan dalam bentuk grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.5.
Gambar 5.4 mesin pendingin dari waktu ke waktu
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15 30 45 60 75 90
CO
Pak
tual
Waktu t (menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Koefisien prestasi ideal ( ) mesin pendingin dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.6). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai
diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai berikut :
=
= (-23)+ 273/(46-(-23))
= 250/69
= 3,62
Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada table
5.9.
Tabel 5.9 Nilai mesin pedingin
No Waktu t
(menit)
Suhu (K)
1 15 -23 46 3,62
2 30 -23 47 3,57
3 45 -23 47 3,57
4 60 -24 47 3,50
5 75 -23 46 3,62
6 90 -23 46 3,62
Dari Tabel 5.9 nilai mesin pendingin dari waktu ke waktu dapat
disajikan dalam bentuk grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.6.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Gambar 5.5 mesin pendingin dari waktu ke waktu
e. Laju aliran massa refrigeran (ṁ) dan Efisiensi mesin pendingin (η).
Laju aliran massa refrigeran (ṁ) dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.4). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai laju aliran
massa refrigeran (ṁ) diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai
berikut :
ṁ =
= (V.I/1000) /
= (((207.0,84) / 1000) / 50) kg/detik
= ((174,38/1000) / 50) kg/detik
= (0,17438 / 50) kg/detik
= 0,003487 kg/detik
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15 30 45 60 75 90
CO
Pid
eal
Waktu t (menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada tabel
5.7.
Tabel 5.7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ)
No Waktu t
(menit)
Daya
(kJ/detik)
(kJ/kg)
ṁ
(kg/detik)
1 15 0,18197 53 0,00343
2 30 0,17969 53 0,00339
3 45 0,18146 54 0,00336
4 60 0,17974 53 0,00339
5 75 0,17905 50 0,00358
6 90 0,17438 50 0,00348
Dari Tabel 5.7 nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari waktu ke waktu
dapat disajikan dalam bentuk grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.4.
Gambar 5.6 Laju aliran massa dari waktu ke waktu
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
0.009
0.01
15 30 45 60 75 90
ṁ (
kg/d
eti
k)
Waktu t (menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Efisiensi mesin pendingin () dapat dihitung dengan dengan menggunakan
persamaan (2.7). Sebagai contoh perhitungan untuk efisiensi mesin pendingin ()
diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai berikut :
=
x 100 %
= (2,72/3,62) x 100%
= 0,75 x 100%
= 75 %
Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada table
5.10.
Tabel 5.10 Nilai efisiensi mesin pendingin ()
No Waktu t
(menit) η (%)
1 15 2,54 3,62 70
2 30 2,54 3,57 71
3 45 2,48 3,57 69
4 60 2,60 3,50 74
5 75 2,70 3,62 74
6 90 2,72 3,62 75
Dari Tabel 5.10 nilai efisiensi mesin pendingin () dari waktu ke waktu dapat
disajikan dalam bentuk grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.7.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Gambar 5.7 Efisiensi mesin pendingin (%) dari waktu ke waktu
5.3 Pembahasan
Pada penelitian ini mesin pendingin buah dengan siklus kompresi uap telah
berhasil dibuat dan mampu bekerja dengan baik serta tidak bocor. Suhu
evaporator mesin pendingin mampu mencapai -23°C, lebih rendah dari suhu buah
yang akan di dinginkan. Suhu kerja kondensor dapat mencapai 49°C lebih tinggi
dari suhu lingkungan.
Hasil penelitian untuk kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ) dari
t = 0 s/d t = 90 menit disajikan pada Tabel 5.4 dan dalam bentuk grafik disajikan
pada Gambar 5.1. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a) Win terkecil 50
kJ/kg, (b) terbesar 54 kJ/kg, (c) rata-rata 52,16 kJ/kg. Kesimpulannya
kerja kompresor per satuan massa refrigeran rata-rata sebesar 52,16 kJ/kg.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
15 30 45 60 75 90
(
%)
Waktu t (menit)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Hasil penelitian untuk kalor yang dilepas kondensor per satuan massa
refrigeran ( ) dari t = 0 s/d t = 90 menit disajikan pada Tabel 5.5 dan dalam
bentuk grafik disajikan pada Gambar 5.2. Dari data yang didapat diperoleh
informasi (a) terkecil 185 kJ/kg, (b) terbesar 191 kJ/kg, (c) rata-
rata 187,83 kJ/kg. Kesimpulannya kalor yang dilepas kondensor per satuan massa
refrigeran rata-rata sebesar 187,83 kJ/kg.
Hasil penelitian untuk kalor yang diserap evaporator per satuan massa
refrigeran ( ) dari t = 0 s/d t = 90 menit disajikan pada Tabel 5.6 dan dalam
bentuk Grafik pada Gambar 5.3. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a)
terkecil 134 kJ/kg, (b) terbesar 138 kJ/kg, (c) rata-rata 135,50 kJ/kg.
Kesimpulannya kalor yang dapat diserap evaporator per satuan massa refrigeran
rata-rata sebesar 135,50 kJ/kg.
Hasil penelitian untuk koefisien prestasi aktual ( ) mesin pendingin
dari t = 0 s/d t = 90 menit disajikan pada Tabel 5.8 dan dalam bentuk grafik
disajikan pada Gambar 5.5. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a)
terkecil 2,48, (b) terbesar 2,72, (c) rata-rata 2,59.
Kesimpulannya koefisien prestasi aktual ( ) mesin pendingin rata-rata
sebesar 2,59.
Hasil penelitian untuk koefisien prestasi ideal ( ) mesin pendingin
dari t = 0 s/d t = 105 menit disajikan pada Tabel 5.9 dan dalam bentuk grafik
disajikan pada Gambar 5.6. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a)
terkecil 3,50, (b) terbesar 3,62, (c) rata-rata 3,58.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Kesimpulannya koefisien prestasi ideal ( ) mesin pendingin rata-rata
sebesar 3,58.
Hasil penelitian untuk laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari t = 0 s/d t = 90
menit disajikan pada Tabel 5.7 dan dalam bentuk grafik disajikan pada Gambar
5.4. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a) ṁ terkecil 0,00336 kg/detik,
(b) ṁ terbesar 0,00358 kg/detik, (c) ṁ rata-rata 0,00343 kg/detik. Kesimpulannya
laju aliran massa refrigeran rata-rata sebesar 0,00343 kg/detik.
Hasil penelitian untuk efisiensi mesin pendingin () dari t = 0 s/d t = 105
menit disajikan pada Tabel 5.10 dan dalam bentuk grafik disajikan pada Gambar
5.7. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a) terkecil 69 %, (b) terbesar
75 %, (c) rata-rata 72,16 %. Kesimpulannya untuk efisiensi mesin pendingin ()
rata-rata sebesar 72,16 %.
Besar kerja kompresor per satuan massa refrigeran, kalor yang dilepas
kondensor per satuan massa refrigeran, kalor yang diserap evaporator per satuan
massa refrigeran, laju aliran massa refrigeran, mesin pendingin,
mesin pendingin dan efisiensi mesin pendingin tidak konstan atau
berubah dari waktu ke waktu. Kemungkinan hal ini disebabkan karena suhu buah
yang didinginkan berubah-ubah setiap waktu. Demikian juga suhu udara luar yang
tidak konstan. Kecepatan aliran udara di sekitar kondensor tidak konstan.
Kompresor juga memiliki suhu yang tidak tetap. Kompresor cenderung panas, hal
ini berarti ada energi panas yang hilang dari kompresor ke udara sekitar
kompresor. Proses kompresi yang terjadi pada kompresor tidak berlangsung
secara adiabatis. Idealnya proses kompresi yang berlangsung di dalam kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
secara isentropis adiabatis. Efisiensi mesin pendingin tidak dapat mencapai 100%,
hal ini kemungkinan disebabkan misalnya karena : (a) proses-proses pada siklus
kompresi uap tidak berlangsung secara ideal. (b) terjadi kebocoran-kebocoran
kalor pada kompresor. (c) pada pipa-pipa saluran mesin pendingin ke luar dari
pipa kapiler terbentuk es yang berasal dari uap air yang ada di udara, yang
mengganggu proses perpindahan kalor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian diperoleh beberapa kesimpulan :
a. Mesin pendingin buah yang bekerja dengan siklus kompresi uap telah
berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Suhu evaporator mesin
pendingin dapat mencapai suhu -23°C, dan suhu kerja kondensor dapat
mencapai 49°C.
b. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ) terkecil sebesar 50 kJ/kg,
terbesar sebesar 54 kJ/kg , dan rata-rata sebesar 52,16 kJ/kg .
c. Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran ( ) terkecil
sebesar 185 kJ/kg, terbesar sebesar 191 kJ/kg, dan rata-rata sebesar
187,83 kJ/kg..
d. Kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran ( ) terkecil
sebesar 134 kJ/kg, terbesar sebasar 138 kJ/kg, dan rata-rata sebesar
135,50 kJ/kg.
e. Koefisien prestasi aktual ( ) mesin pendingin terkecil sebesar
2,48, mesin pendingin terbesar sebesar 2,72, dan
mesin pendingin rata-rata sebesar 2,59 dan koefisien prestasi ideal
( ) mesin pendingin terkecil sebesar 3,50, mesin
pendingin terbesar sebesar 3,62, dan mesin pendingin rata-rata
sebesar 3,58.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
f. Laju aliran massa refrigeran (ṁ) terkecil sebesar 0,00336 kg/detik, ṁ
terbesar sebesar 0,00358 kg/detik, ṁ rata-rata sebesar 0,00343
kg/detik dan efisiensi mesin pendingin () terbesar sebesar 75 %, terkecil
sebesar 69 %, dan rata-rata sebesar 72,16 %.
6.2 Saran
Dari proses penelitian mesin pendingin buah yang telah dilakukan, adapun
beberapa saran yang dapat diberikan yaitu :
a. Tekanan dan belum stabil masih terjadi perbedaan angka, penelitian
dapat dilanjutkan dengan menambah menit sampai hasil menjadi stabil dan
bisa dilakukan dengan menambah beban pendinginan didalam evaporator.
b. Gunakan bahan yang kuat dan tahan lama untuk rangka mesin pendingin
buah.
c. Penelitian mesin pendingin dapat dikembangkan dengan variasi yang
berbeda.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, K., 2010, Efek Beban Pendingin Terhadap Performa Sistem Mesin
Pendingin, Universitas Tadulako, Palu.
Dirja, 2004, Dasar Mesin Pendingin, Departemen Pendidikan Nasional, Diakses :
Tanggal 02 November 2014.
Frank, K., 1986, Principle of Heat Transfer (Prinsip-prinsip Perpindahan Panas),
Erlangga, Jakarta.
Panggalih, L., L., 2013, Mesin Pendingin Air dengan Siklus Kompresi Uap,
Yogyakarta.
Perdana, H., 2012, Mesin Pendingin untuk Membekukan Air pada Lapisan Bidang
Datar, Yogyakarta.
Sumanto, 2004, Dasar-dasar Mesin Pendingin, Andi Offset, Yogyakarta.
Stoecker, W., F., 1986, Refrigeran dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
LAMPIRAN
Lampiran 1 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data t = 15 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Lampiran 2 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data t = 30 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
Lampiran 3 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data t = 45 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 4 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data t = 60 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
Lampiran 5 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data t = 75 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Lampiran 5 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data t = 90 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI