PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI · 2017-12-17 · DAFTAR TABEL ... Tabel 5.3 Nilai Entalpi...
Transcript of PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI · 2017-12-17 · DAFTAR TABEL ... Tabel 5.3 Nilai Entalpi...
1
i
CHEST FREEZER DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK DAN
PANJANG PIPA KAPILER 1,2 METER
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Diajukan oleh :
YOHANES WAHYUDI WIBOWO
NIM: 105214074
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
ii
CHEST FREEZER WITH COMPRESSOR POWER 1/5 PK AND
1.2 METERS CAPILLARY PIPE
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
YOHANES WAHYUDI WIBOWO
Student Number : 105214074
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
iii
CHEST FREEZER DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK DAN
PANJANG PIPA KAPILER 1,2 METER
Disusun oleh
YOHANES WAHYUDI WIBOWO
NIM : 105214074
Telah disetujui oleh
Dosen Pembimbing Skripsi
Ir. PK. Purwadi, M. T.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
iv
CHEST FREZEER DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK
DAN PANJANG PIPA KAPILER 1,2 METER
Dipersiapkan dan disusun oleh :
NAMA : YOHANES WAHYUDI WIBOWO
NIM : 105204074
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Skripsi
Pada tanggal, 25 November 2014
Susunan Dewan Penguji
Nama Lengkap Tanda Tangan
Ketua Doddy Purwadianto, ST, MT ..............................
Sekretaris A. Prasetyadi, S.Si, M.Si ..............................
Anggota Ir. PK Purwadi, M.T ..............................
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, 25 November 2014
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Dekan,
Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si.,M.Sc.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 25 November 2014
Yohanes Wahyudi Wibowo
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata
Dharma :
Nama : Yohanes Wahyudi Wibowo
Nomor Mahasiswa : 105214074
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Chest Freezer dengan Daya Kompresor 1/5 PK dan Panjang Pipa Kapiler 1,2
Meter
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam
bentuk media yang lain, menglolanya di internet atau media lain untuk kepentingan
akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya
selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 25 November 2014
Yang menyatakan,
Yohanes Wahyudi Wibowo
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat,
rahmat dan karuniaNya yang diberikan sehingga penulisan Skripsi berjudul “Chest
Freezer dengan Daya Kompresor 1/5 PK dan Panjang Pipa Kapiler 1,2 Meter” dapat
terselesaikan dengan baik.
Tujuan penyusunan Skripsi ini adalah memenuhi salah satu persyaratan untuk
mendapatkan gelar sarjana S1 diprogam Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Terwujudnya Skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang telah
mendorong dan membimbing penulis, baik tenaga, ide-ide, maupun pemikiran, oleh
karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-
besarnya kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai Dosen Pembimbing
Skripsi.
3. Doddy Purwadianto, S.T, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
4. Seluruh Staf Pengajar di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata
Dharma.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
viii
5. Paulus Sukidi dan Christina Sutarti selaku orang tua dan keluarga yang tidak
dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi semangat
dalam menyelesaikan Skripsi.
6. Yohana Hesti Oktania Meliani sebagai adik, serta keluarga besar Tio Jupri yang
selalu memberikan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
7. Kekasih hati Veronika Antika Sari atas dukungan moral dan pengertiannya
selama mendapatkan kesulitan.
8. Keluarga Besar Mahasiswa Teknik Mesin, terimakasih atas kebersamaannya
dalam menempuh proses akademik dan perkuliahan.
9. Keluarga kos Wisma Tenang (Edy, Dedi, Hendri, Virly, Novri, Adit, Noney,
Mas Dwi), terimakasih dalam kebersamaannya.
10. Seluruh Staf Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi USD.
11. Semua pihak yang telah membantu dalam proses penyelesaian Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian Skripsi ini masih banyak
kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu saya mengharapkan masukan, kritik, dan
saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat
bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terimakasih.
Yogyakarta, 25 November 2014
Penulis,
Yohanes Wahyudi Wibowo
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
TITLE PAGE .......................................................................................................... ii
LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................. v
HALAMAN PERNYATAAN PEMPUBLIKASIAN KARYA ............................ vi
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xv
ABSTRAK ........................................................................................................... xvi
ABSTRACT ........................................................................................................ xvii
BAB I. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2 Tujuan .................................................................................................... 2
1.3 Batasan-Batasan ..................................................................................... 3
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
BAB II. DASAR TEORI TINJAUAN PUSTAKA ................................................. 4
2.1 Mesin Chest Freezer .............................................................................. 4
2.1.1 Kompresor...................................................................................... 5
2.1.2 Kondensor ...................................................................................... 9
2.1.3 Evaporator .................................................................................... 10
2.1.4 Pipa Kapiler ................................................................................. 11
2.1.5 Filter ............................................................................................. 11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
x
2.1.6 Thermostat .................................................................................... 12
2.1.7 Bahan Pendingin (Refrigeran R134a) ........................................... 14
2.1.8 Siklus Kompresi Uap sebagai Dasar Kerja Chest Freezer ........... 15
2.1.9 Perhitungan Karakteristik Mesin Chest Freezer ........................... 19
2.2 Tinjauan Pustaka .................................................................................. 23
BAB III. PEMBUATAN ALAT ............................................................................ 25
3.1 Persiapan Pembuatan Mesin Chest Freezer ........................................ 25
3.1.1 Komponen Utama Mesin Chest Freezer .......................................... 25
3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat .............................................. 29
3.1.3 Langkah-langkah Pembuatan Mesin Chest Freezer ......................... 35
BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 40
4.1 Mesin Chest Freezer yang Diteliti ....................................................... 40
4.2 Skematik Mesin Chest Freezer ............................................................ 41
4.3 Alur Pembuatan Mesin Chest Freezer dan Penelitian ......................... 42
4.4 Skematik Mesin Chest Freezer yang Diteliti ...................................... 43
4.5 Alat Bantu Penelitian ........................................................................... 44
4.5.1 Termokopel dan Penampil Suhu Digital ...................................... 44
4.5.2 Pengukur Tekanan ....................................................................... 45
4.5.3 P-h Diagram ................................................................................. 46
4.5.4 Air ................................................................................................ 47
4.5.5 Kabel Roll .................................................................................... 47
4.6 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan ........................................ 48
4.7 Cara Mengolah Data dan Melakukan Pembahasan ............................. 49
4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan ........................................................... 50
BAB V. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................................... 51
5.1 Hasil Penelitian .................................................................................... 51
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xi
5.1.1 Nilai Tekanan Tinggi dan Tekanan Rendah ................................ 51
5.1.2 Nilai Masuk Kompresor dan Keluar Kondensor ......................... 52
5.1.3 Nilai Entalpi, Suhu Evaporator dan Suhu Kondensor ................. 52
5.2 Perhitungan .......................................................................................... 54
5.2.1 Perhitungan Energi Kalor yang Diserap Evaporator (Qin) ........... 54
5.2.2 Perhitungan Energi Kalor yang Dilepas Kondensor (Qout) .......... 56
5.2.3 Kerja Kompresor (Win) ................................................................ 58
5.2.4 Koefisien Prestasi Aktual (COPaktual) ........................................... 60
5.2.5 Koefisien Prestasi Ideal (COPideal) ............................................... 62
5.2.6 Laju Aliran Massa Refrigeran ( )............................................... 64
5.2.7 Efisiensi Chest Freezer ................................................................ 66
5.3 Pembahasan ......................................................................................... 68
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 71
6.1 Kesimpulan .......................................................................................... 71
6.2 Saran .................................................................................................... 72
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xii
DARTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mesin Chest Freezer ......................................................................... 5
Gambar 2.2 Kompresor jenis Hermatik ................................................................ 9
Gambar 2.3 Kondensor dalam Mesin Chest Freezer ............................................ 9
Gambar 2.4 Evaporator Mesin Chest Freezer..................................................... 10
Gambar 2.5 Pipa Kapiler ..................................................................................... 11
Gambar 2.6 Filter ................................................................................................ 12
Gambar 2.7 Thermostat ....................................................................................... 13
Gambar 2.8 Refrigeran ........................................................................................ 14
Gambar 2.9 Skematik Siklus Refrigerasi Kompresi Uap.................................... 16
Gambar 2.10 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h ........................................ 16
Gambar 2.11 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s......................................... 17
Gambar 3.1 Kompresor ....................................................................................... 25
Gambar 3.2 Kondensor ....................................................................................... 26
Gambar 3.3 Pipa Kapiler ..................................................................................... 27
Gambar 3.4 Evaporator ....................................................................................... 27
Gambar 3.5 Tabung Berisi Refrigeran R134a...................................................... 28
Gambar 3.6 Filter ................................................................................................ 28
Gambar 3.7 Tube Cutter ...................................................................................... 29
Gambar 3.8 Pelebar Pipa ..................................................................................... 30
Gambar 3.9 Tang ................................................................................................. 30
Gambar 3.10 Pompa Vakum ................................................................................. 31
Gambar 3.11 Manifold Tekanan Tinggi ................................................................ 31
Gambar 3.12 Manifold Tekanan Rendah .............................................................. 32
Gambar 3.13 Alat Las ........................................................................................... 32
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xiii
Gambar 3.14 Borak dan Kawat Las Perak/ Tembaga ........................................... 33
Gambar 3.15 Metil ................................................................................................ 33
Gambar 3.16 Thermostat ....................................................................................... 34
Gambar 3.17 Styrofoam ........................................................................................ 34
Gambar 3.18 Proses Pengelasan Kompresor dengan Kondensor ......................... 35
Gambar 3.19 Proses Pengelasan Kondensor dengan Filter ................................... 36
Gambar 3.20 Proses Pengelasan Filter dengan Pipa Kapiler ................................ 37
Gambar 3.21 Proses Pengelasan Pipa Kapiler dengan Evaporator ....................... 37
Gambar 3.22 Proses Pengelasan Evaporator dengan Kompresor ......................... 38
Gambar 3.23 Proses Pemvakuman ........................................................................ 38
Gambar 3.24 Proses Pengisian Refrigeran R134a ................................................ 39
Gambar 4.1 Mesin yang Diteliti (Chest Freezer) ............................................... 40
Gambar 4.2 Skematik Mesin Chest Freezer ....................................................... 41
Gambar 4.3 Alur Pembuatan Mesin Chest Freezer dan Penelitian .................... 42
Gambar 4.4 Skematik Mesin Chest Freezer dengan Posisi Alat Ukur Suhu ...... 43
Gambar 4.5 Skematik Mesin Chest Freezer dengan Posisi Alat Ukur Tekanan 44
Gambar 4.6 Termokopel ..................................................................................... 45
Gambar 4.7 Penampil Suhu Digital APPA51 ..................................................... 45
Gambar 4.8 Pengukur Tekanan ........................................................................... 46
Gambar 4.9 P-h Diagram .................................................................................... 46
Gambar 4.10 Air (beban pendinginan) ................................................................. 47
Gambar 4.11 Kabel Roll ....................................................................................... 47
Gambar 5.1 Energi Kalor yang Diserap Evaporator Persatuan Massa
Refrgeran .......................................................................................... 56
Gambar 5.2 Energi Kalor yang Dilepas Kondensor Persatuan Massa
Refrigeran ....................................................................................... 58
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xiv
Gambar 5.3 Kerja Kompresor Persatuan Massa Refrigeran .............................. 60
Gambar 5.4 Koefisien Prestasi Aktual Chest Freezer ....................................... 62
Gambar 5.5 Koefisien Prestasi Ideal Chest Freezer .......................................... 64
Gambar 5.6 Laju Aliran Massa Refrigeran ........................................................ 66
Gambar 5.7 Efisiensi Chest Freezer .................................................................. 68
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pencatatan Hasil Pengukuran Suhu..................................................... 48
Tabel 4.2 Pencatatan Hasil Pengukuran Tekanan Refrigeran ............................. 49
Tabel 5.1 Data Hasil Pengukuran P1, P2, P3 dan P4............................................. 51
Tabel 5.2 Data Hasil Penelitian Suhu Masuk Kompresor dan Keluar
Kondensor ........................................................................................... 52
Tabel 5.3 Nilai Entalpi dalam Satuan Btu/lb pada Siklus Kompresi Uap .......... 53
Tabel 5.4 Nilai Entalpi dalam Satuan kJ/kg pada Siklus Kompresi Uap ............ 54
Tabel 5.5 Energi Kalor Persatuan Massa Refrigeran yang Diserap
Evaporator (Qin) .................................................................................. 55
Tabel 5.6 Energi Kalor Persatuan Massa Refrigeran yang Dilepas
Kondensor (Qout) .................................................................................. 57
Tabel 5.7 Kerja Kompresor (Win) Persatuan Massa Refrigeran .......................... 59
Tabel 5.8 Koefisien Prestasi Aktual Chest Freezer (COPaktual) ........................... 61
Tabel 5.9 Koefisien Prestasi Ideal Chest Freezer (COPideal) ............................... 63
Tabel 5.10 Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran ( ) ................................. 65
Tabel 5.11 Perhitungan Efisiensi Chest Freezer .................................................... 67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xvi
ABSTRAK
Tujuan mesin Chest Freezer dengan menggunakan siklus kompresi uap adalah
sebagai berikut (1) membuat mesin chest freezer (2) menghitung karakteristik mesin
chest freezer yang dibuat antara lain (a) menghitung Qin (b) menghitung Qout (c)
menghitung Win (d) menghitung COPideal dan COPaktual (e) menghitung laju aliran
massa refrigerant (f) menghitung Efisien Chest Freezer.
Penelitian dan pelaksanaan di Laboratorium Teknik Mesin USD, adapun
batasan–batasan dalam pembuatan mesin Chest Freezer menggunakan siklus
kompresi uap antara lain (1) Chest Freezer mempergunakan siklus kompresi uap
dalam bekerjanya (2) komponen mesin pendingin terdiri dari komponen utama seperti
kompresor, kondensor, pipa kapiler, filter, dan evaporator (3) refrigeran yang
digunakan dalam mesin pendingin chest freezer adalah R134a (4) kompresor yang
dipergunakan adalah kompresor hermetik berdaya 1/5 PK (5) evaporator dan
kondensor yang dipergunakan adalah evaporator dan kondensor standar yang dipakai
pada mesin kulkas berdaya 1/5 PK (6) peralatan tambahan yang digunakan adalah
filter. Dari pengujian mesin pendingin Chest Freezer untuk mendinginkan air dengan
siklus kompresi uap yang telah dilakukan (1) mesin pendingin Chest Freezer dengan
siklus kompresi uap yang dibuat dapat mendinginkan air dengan volume 0,5 liter
sampai menjadi es pada suhu (-27,22°C) selama 210 menit (2) energi kalor persatuan
massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) terendah sebesar 172,12 kJ/kg, energi
kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator tertinggi sebesar 181,43
kJ/kg dan energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator nilai rata-
rata sebesar 176,48 kJ/kg (3) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor (Qout) terendah sebesar 225,63 kJ/kg, energi kalor persatuan massa
refrigeran yang dilepas kondensor tertinggi sebesar 239,57 kJ/kg dan energi kalor
persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor nilai rata-rata sebesar 236,96
kJ/kg (4) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) terendah sebesar 48,85
kJ/kg, kerja kompresor persatuan massa refrigeran tertinggi sebesar 67,45 kJ/kg dan
kerja kompresor persatuan massa refrigeran nilai rata-rata sebesar 60,47 kJ/kg (5)
koefisien Prestasi COPaktual terendah sebesar 2,55, Koefisien Prestasi COPaktual
tertinggi sebesar 3,61 dan Koefisien Prestasi COPaktual nilai rata-rata sebesar 2,93 (6)
koefisien Prestasi COPideal terendah sebesar 3,81, Koefisien Prestasi COPideal tertinggi
sebesar 4,74 dan Koefisien Prestasi COPideal nilai rata-rata sebesar 3,89 (7) laju aliran
massa refrigeran ( ) terendah sebesar 0,0035 kg/detik, laju aliran massa refrigeran
( ) tertinggi sebesar 0,0049 kg/detik dan Laju aliran massa refrigeran ( ) nilai rata-
rata sebesar 0,0039 kg/detik (8) efisiensi Chest Freezer terendah sebesar 0,66,
Efisiensi Chest Freezer tertinggi sebesar 0,8 dan Efisiensi Chest Freezer nilai rata-
rata 0,75.
Kata Kunci : Chest Freezer, siklus kompresi uap, COP, laju aliran massa refrigeran,
efisiensi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xvii
ABSTRACT
The machine by using chest freezer cycle compressions steam is as follows (1)
made a chest freezer (2) the counting characteristic of a freezer chest made among
others (a) count counting Qin (b) count counting Qout (c) count Win (d) count COPideal
and COPaktual (e) count mass flow rate refrigerant (f) count effiecient chest freezer.
Research and implementation in engineering laboratory bucks, the limits to
machine fabrication chest freezer use compression cycle steam among others (1)
chest freezer cycle use the compression of a vapor in an undeveloped (2) the
components cooling machine consisting of the main components of the compressor,
as a condenser; capillary, pipe the filter, and evaporator (3) a refrigerant used in
cooling machine chest freezer is R134a (4) a compressor in which work is done is a
compressor hermetic defenseless 1/5 PK (5) evaporator and a condenser in which
work is done is evaporator and a condenser standard that is worn on a defenseless a
refrigerator 1/5 PK (6) auxiliary apparatus that is used is filter.
From cooling machine testing chest freezer to cool water with a cycle of the
compression of steam has been done (1) the cooling machine chest freezer
compression of the cycle with steam made can be cool water with the volume of 0.5
liters up to be ice at temperatures (-27,22 °C) for 210 minutes (2) the energy heat
engine the union of a mass of refrigerant absorbed evaporator (Qin) lowest of 172,12
kJ/kg, the association of energy heat engine mass refrigerant absorbed evaporator
highest of 181,43 kJ/kg and energy heat engine the union of a mass of refrigerant
absorbed evaporator average value of 176,48 Kj/kg (3) the energy heat engine the
union of a mass of refrigerant that is removable a condenser (Qout) lowest of 225,63
kJ/kg, the association of energy heat engine mass refrigerant that is removable of a
condenser highest 239,57 kJ/kg and energy heat engine the union of a mass of
refrigerant that is removable a condenser average value of 236,96 kJ/kg (4) the work
of the compressor of the union of a mass of refrigerant (Win) lowest of 48,85 kJ/kg,
the work of the compressor of the union of a mass of refrigerant highest 67,45 kJ/kg
and the work of the compressor of the union of a mass of refrigerant average value of
60,47 kJ/kg (5) the lowest of the coefficients 2,55 COPaktual achievement , supreme
achievement of the coefficients COPaktual 3,61 achievement and the coefficients 2,93
COPaktual the value of an average of (6) the lowest of the coefficients 3,81 COPideal
achievement , supreme achievement of the coefficients COPideal 4,74 achievement and
the coefficients 3.89 COPideal the value of an average of (7) the rate of the flow of
refrigerant mass ( ) lowest of 0,0035 kg/second, the rate of the flow of refrigerant
mass ( ) of the highest kg/second and the rate of the flow of refrigerant mass ( ) the
value an average of 0,0039 kg/second (8) the freezer 0,66 lowest of the chest the
chest the freezer is 0.8 and efficiency chest freezer average value of 0.75.
Keyword : Chest freezer , the cycle of the compression of steam , COP , the rate of
the flow of refrigerant mass , efficiency .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xviii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring kemajuan teknologi dan meningkatkan taraf hidup, mesin pendingin
semakin banyak dimanfaatkan. Hampir disetiap tempat, banyak ditemui mesin-mesin
pendingin. Seperti dijumpai di dalam rumah tangga, di tempat-tempat hiburan, di
mall, di berbagai alat transportasi, dan lain sebagainya. Beberapa jenis mesin
pendingin dapat dilihat dari fungsinya. Ada mesin pendingin yang berfungsi untuk
mendinginkan udara, membekukan, dan ada juga mesin pendingin yang dipergunakan
untuk system pengkondisian udara. Contoh mesin pendingin yang berfungsi untuk
mendinginkan dan membekukan adalah : freezer, kulkas, ice maker, showcase,
dispenser, cold storage dan lain-lain. Dan contoh untuk mesin pendingin yang
digunakan untuk pengkondisian udara seperti AC, water chiller, dan lain sebagainya.
Mesin pendingin chest freezer digunakan untuk membekukan bahan-bahan
yang ada didalamnya dengan suhu diantara -15°C sampai dengan -30°C. Mesin chest
freezer dapat ditemui di mini market dan di toko-toko tempat penjualan ikan dan
sayuran. Pembeku ini tidak digunakan sebagai secara luas karena laju pembekuannya
yang lambat. Dalam keadaan beku, bahan-bahan makanan ataupun buah-buahan akan
lebih awet dalam waktu yang relative lama, bahkan hingga hitungan bulan. Contoh
makanan yang dapat diawetkan : nugget, ice cream, buah-buahan, daging segar, ikan
segar, susu segar, seafood dan lain-lain. Jarak yang jauh dan waktu tempuh yang lama
bukan lagi menjadi halangan dalam pengiriman bahan-bahan makanan untuk
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xix
mencukupi kebutuhan manusia. Dengan demikian, mesin pembeku dapat sangat
membantu dalam hal pengiriman suatu bahan makanan ataupun buah-buahan dari
suatu tempat ke tempat lain.
Mesin pendingin mempunyai peran yang cukup penting dalam kehidupan
rumah tangga, industri, sarana transportasi, sarana olahraga, dan hiburan. Mengingat
pentingnya peranan mesin pendingin bagi masyarakat di saat sekarang ini, maka
penulis berkeinginan untuk mempelajari, memahami, dan mengenal kerja mesin
pendingin. Dengan cara membuat chest freezer dan mengetahui karakteristiknya
diharapkan penulis dapat memahami sistem mesin pendingin.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan pembuatan alat mesin chest freezer ini adalah :
1. Membuat mesin chest freezer.
2. Menghitung karakteristik mesin chest freezer yang dibuat :
a. Menghitung Qin (laju aliran kalor yang diserap evaporator persatuan massa
refrigeran).
b. Menghitung Qout (laju aliran kalor yang dilepas kondensor persatuan massa
refrigeran).
c. Menghitung Win (energi mekanik yang dipergunakan kompresor persatuan
massa refrigeran).
d. Menghitung COPideal dan COPaktual.
e. Menghitung laju aliran massa refrigeran.
f. Menghitung Efisien Chest Freezer.
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xx
1.3 Batasan - Batasan
Batasan - batasan yang diambil di dalam pembuatan peralatan mesin Chest
Freezer ini adalah sebagai berikut :
1. Chest Freezer mempergunakan siklus kompresi uap dalam bekerjanya.
2. Komponen mesin pendingin terdiri dari komponen utama seperti: kompresor,
kondensor, pipa kapiler, filter, dan evaporator.
3. Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin chest freezer adalah R134a.
4. Kompresor yang dipergunakan adalah kompresor hermetik berdaya 1/5 PK.
5. Evaporator dan kondensor yang dipergunakan adalah evaporator dan kondensor
standar yang dipakai pada mesin kulkas berdaya 1/5 PK.
6. Peralatan tambahan yang digunakan adalah filter.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian adalah :
1. Bagi penulis, mampu memahami mesin chest freezer dan karakteristiknya dengan
mempergunakan daya kompresor 1/5 PK dan panjang pipa kapiler 1,2 meter,
menggunakan siklus kompresi uap.
2. Bagi penulis, mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan mesin chest
freezer dengan siklus kompresi uap.
3. Dapat dipergunakan sebagai referensi atau tolok ukur bagi peneliti lain yang ingin
membuat mesin pendingin.
3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxi
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mesin chest freezer
Mesin Chest Freezer adalah alat pembeku yang bekerja dengan mengambil atau
menyerap panas dari kompartemen atau lingkungan sekitarnya. Panas yang terus
menerus diambil akan menurunkan suhu dan membuat benda didalamnya menjadi
beku. Mesin Chest Freezer menggunakan fluida kerja yang disebut refrigeran untuk
mengambil panas. Refrigeran yang paling umum digunakan adalah freon. Namun
sekarang secara bertahap freon telah diganti dengan bahan lain yang lebih ramah
terhadap lingkungan.
Mesin Chest Freezer bekerja dengan mengambil panas dilingkungan sekitar
evaporator. Proses diawali dengan refrigeran dalam bentuk gas masuk ke kompresor
dan kemudian kompressor melakukan proses kompresi ke kompresor sehingga suhu
refrigeran menjadi sangat panas. Gas panas bergerak melalui kondensor dan mulai
didinginkan. Kondisi gas berubah dari gas panas lanjut menjadi cair. Setelah dari
kondensor refrigeran mengalir menuju pipa kapiler atau katup expansi dalam bentuk
cair. Pipa kapiler memiliki diameter yang sangat kecil sehingga ketika refrigeran
melewati pipa tersebut tekanan refrigeran berubah menjadi rendah. Suhu refrigeran
menjadi sangat rendah pula. Untuk mesin Chest Freezer suhu refrigeran bisa
mencapai -30°C .
Dari pipa kapiler refrigeran mengalir ke evaporator. Di Evaporator refrigeran
menyerap kalor dari lingkungan sehingga fase refrigeran berubah dari fase cair ke
4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxii
gas. Proses penyerapan kalor berlangsung pada suhu dan tekanan yang tetap. Setelah
refrigeran melewati evaporator, refrigeran dihisap oleh kompresor untuk memulai
siklus kompresi uap dari awal lagi.
Gambar 2.1 Mesin Chest Freezer
(sumber : http://chestfreezer.yolasite.com)
2.1.1 Kompresor
Kompresor adalah alat untuk memompa bahan pendingin (refrigeran) agar tetap
bersirkulasi di dalam sistem. Fungsi dari kompresor adalah untuk menaikan tekanan
dari uap refrigeran sehingga tekanan pada kondensor lebih tinggi dari evaporator
yang menyebabkan kenaikan temperatur dari refrigeran. Kompresor dirancang dan
diproduksi untuk dapat dipakai dalam jangka waktu yang lama, karena kompresor
merupakan jantung utama dari sistem refrigerasi kompresi uap dan juga kapasitas
refrigerasi. Suatu mesin refrigerasi tergantung pada kemampuan kompresor untuk
memenuhi jumlah gas refrigeran yang perlu disirkulasikan. Kompresor berfungsi
5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxiii
untuk menghisap uap refrigeran yang berasal dari evaporator dan menekannya ke
kondenser sehingga tekanan dan temperaturnya akan meningkat ke suatu titik dimana
uap akan mengembun pada temperatur media pengembun.
Ada tiga macam kompresor yang banyak dipakai pada mesin-mesin pendingin
yaitu :
1. Kompresor Torak
Pada kompresor jenis ini, refrigerant ditekan dan dihisap oleh piston yang
bergerak naik turun atau maju mundur melalui katup tekan dan katup isap.
Refrigerant cair setelah melalui katup ekspansi/pipa kapiler akan menguap di
evaporator dan di isap oleh kompresor melalui katup isap kemudian ditekan melalui
katup tekan.
2. Kompresor Rotasi
Ada dua jenis kompresor rotari yang umum digunakan, yaitu :
a. Daun Pisau Tetap (Stationary Blade atau Roller Type)
Pada kompresor rotary type ini terdiri dari : Roller sebuah besi baja
berbentuk silinder yng berputar pada ujung poros rotor yang tidak sepusat
(eksentrik). Kedua roller dan ujung poros berputar dalam rumah yang berbentuk
silinder yang selanjutnya disebut silinder. Oleh karena ujung poros yang tidak
sepusat, maka roller juga berputar tidak sepusat dan menyinggung bagian dalam
dinding silinder pada satu garis. Jika poros berputar, maka roller pun akan ikut
berputar pada bagian dalam dari silinder tersebut. Sebuah pisau yang ditekan
oleh pegas dari belakang melalui alur pada silinder selalu menekan roller pada
6 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxiv
satu garis. Daun pisau bergerak maju mundur pada alur dari silinder mengikuti
roller selama roller berputar pada bagian dalam silinder.
b. Daun Pisau Berputar (Rotary Blade atau Vane Type)
Terdiri dari satu silinder yang di dalamnya terdapat roller yang dilengkapi
dengan 2 atau 4 buah daun pisau (blade/vane). Ujung poros yang tidak sepusat
dapat memutar roller di dalam silinder dengan satu sisi roller selalu menyinggung
dinding silinder bagian dalam. Jarak dari roller dan silinder hanya dipisahkan
oleh lapisan minyak yang sangat tipis. Pisau-pisau bergerak maju dan mundur
pada alurnya.
Pada waktu poros berputar, ujung pisau selalu menempel pada dinding
silinder bagian dalam, ujung pisau dapat menempel pada dinding silinder karena
dorongan gaya sentrifugal dari poros yang sedang berputar. Ada juga yang diberi
pegas di bagian belakang pisau agar dapat menekan lebih kuat dan rapat.
3. Kompresor Centrifugal
Kompresor sentrifugal banyak dipakai pada instalasi Air Conditioning yang
berkapasitas besar. Kompresor sentrifugal adalah kompresor putaran tinggi dengan
volume yang besar tetapi tekananya rendah. Kompresor ini terdiri dari roda impeller
yang menjadi satu dengan poros yang semuanya ada di dalam rumah besi.
Prinsip kerja kompresor sentrifugal adalah sama dengan fan atau pompa
sentrifugal. Gas tekanan rendah dan kecepatan rendah dari saluran hisap mengalir
melalui poros roda impeller. Pada waktu melalui roda impeller gas di dorong tegak
lurus keluar antara daun impeller dan tenaga sentrifugal yang timbul dari roda yang
7 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxv
berputar, dan dari ujung daun ke rumah kompresor dengan kecepatan yang tinggi dan
suhu serta tekanan yang tinggi pula.
Mesin Chest Freezer yang dipergunakan kompresor jenis hermetic.
1. Kompresor hermetik
Kompresor jenis hermatik atau (Hermatic type compressor), jenis kompresor
yang motor penggeraknya dan kompresornya berada dalam suatu rumahan yang
tertutup. Motor penggerak langsung memutar poros dari kompresor sehingga putaran
motor penggerak sama dengan kompresor.
Keuntungan dari kompresor hermatik adalah :
a. Bentuknya kecil dan harganya relatif terjangkau.
b. Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingan
rendah.
c. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.
d. Tidak memerlukan ruang penempatan yang besar.
Kerugian kompresor hermatik adalah :
a. Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.
b. Kerusakan yang terjadi didalam kompresor susah diketahui sebelum rumah
kompresor dibuka.
c. Digunakan pada mesin pendingin yang berkapasitas kecil.
8 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxvi
.
Gambar 2.2 Kompresor jenis Hermatik
(sumber : http://www.emsteknik.com)
2.1.2 Kondensor
Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk membuang kalor ke
lingkungan, sehingga uap refrigeran akan mengembun dan berubah fasa dari uap ke
cair. Sebelum masuk ke kondensor refrigeran berupa uap yang bertemperatur dan
bertekanan tinggi, sedangkan setelah keluar dari kondensor refrigeran berupa cairan
jenuh yang bertemperatur lebih rendah dan bertekanan sama (tinggi) seperti sebelum
masuk ke kondensor.
Gambar 2.3 Kondensor dalam Mesin Chest Freezer
(sumber : http://idkf.bogor.net)
9 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxvii
2.1.3 Evaporator
Evaporator adalah penukar kalor yang memegang peranan paling penting
didalam siklus pendinginan, yaitu mendinginkan media sekitarnya. Evaporator
berfungsi untuk mendinginkan udara ruangan atau cairan. Selain itu fungsi
eavaporator pada sistem pendinginan adalah sebagai pipa penguapan. Dilihat dari
betuknya, evaporator memiliki konstruksi yang sama dengan bagian kondensor yang
hanya menggunakan diameter pipa lebih besar dibandingkan pipa untuk kondensor.
Didalam tabung dipasang plat–plat penyekat. Plat–plat tersebut berfungsi sebagai
penunjang pipa refrigeran dan mengalirkan cairan yang hendak didinginkan, sehingga
dapat mengalir tegak lurus pada pipa dengan kecepatan tinggi. Dengan demikian
laju–laju perpindahan kalor semakin baik karena kontak antara cairan yang hendak
didinginkan dalam pipa refrigeran dapat dibuat lebih baik.
Gambar 2.4 Evaporator Mesin Chest Freezer
(sumber : http://www.diytrade.com)
10 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxviii
2.1.4 Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah pengatur bahan pendingin atau refrigeran pada sistem
pendinginan yang ditempatkan pada antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan
rendah. Refrigeran cairan yang mengalir melalui pipa kapiler terjadi pressure drop
yang berarti tekanan dan suhunya diturunkan sesuai dengan kebutuhan evaporator.
Penggunaan pipa kapiler pada mesin pendingin akan mempermudah pada waktu start,
karena dengan mempergunakan pipa kapiler pada saat sistem tidak bekerja tekanan
pada kondensor dan evaporator selalu sama. Hal ini berarti meringankan tugas
kompresor pada waktu start.
Gambar 2.5 Pipa Kapiler
(sumber : http://www.bloganton.info)
2.1.5 Filter
Biasanya saringan didalamnya terdiri atas silica gel dan screen. Ada juga yang
hanya Screen saja tanpa silica gel. Fungsi dari Silica gel adalah untuk menyerap
kotoran dan Air. Sedangkan Screen yang terdiri dari kawat kasa yang halus gunanya
11 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxix
untuk menyaring kotoran dalam sistem yaitu adanya potongan timah, karat juga
kotoran bekas pengelasan dan juga berguna untuk pengecekan pada saat
pemvakuman udara di kompresor dan di pipa. Pada kompresor Hermetis (motor dan
kompresor menjadi 1 tempat), Apabila kotoran akibat kawat yang terbakar tersebut
melewati pipa kapiler atau keran ekspansi, akan menyebabkan saluran buntu dan jika
pipa kapiler atau keran ekspansi buntu maka tidak akan terjadi proses pendinginan.
Gambar 2.6 Filter
(sumber : http://parma-teknik.blogspot.com)
2.1.6 Thermostat
Thermostat adalah suatu alat yang mempunyai fungsi untuk mengatur batas
suhu dalam ruang evaporator, mengatur lamanya kompresor berhenti dan mengatur
untuk menjalankan kompresor bekerja. Pada thermostat dilengkapi dengan tabung
yang berisi cairan yang mudah menguap. Tabung tersebut ditempatkan pada ruang
mesin pendingin (ruang evaporator) kemudian disalurkan oleh pipa kapiler ke ruang
gas.
12 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxx
Prinsip kerja thermostat adalah jika ruang dalam mesin pendingin mencapai
titik beku (dalam evaporator sudah mencapai suhu yang ditentukan), maka cairan
dalam tabung thermostat akan beku. Cairan yang membeku akan menyusut, dengan
terjadinya penyusutan berarti gas dari ruang gas akan mengalir ke pipa kapiler yang
kosong. Ruang gas akan menjadi kendur, pegas akan menekannya sehingga kontak
saklar akan membuka dengan demikian terputuslah hubungan listrik dari PLN.
Dengan terputusnya arus listrik maka kompresor akan berhenti bekerja dalam waktu
yang relative lama dan apabila mang pendingin atau evaporator suhunya naik dan
tidak pada titik beku, fluida dalam thermostat akan menjadi cair yang berarti ruang
gas memberi tekanan pada saklar kontak sehingga saklar menutup dan
menghubungkan kembali arus listrik dari PLN. Kompresor akan bekerja kembali dan
demikian berturut -turut kerja thermostat.
Gambar 2.7 Thermostat
(sumber : http://specialiskulkas.blogspot.com)
13 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxi
2.1.7 Bahan Pendingin (Refrigeran R134a)
Bahan pendingin atau refrigeran R134a adalah suatu zat yang mudah diubah
wujudnya dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Untuk dapat terjadinya suatu proses
pendinginan diperlukan suatu bahan pendingin atau refrigeran yang digunakan untuk
mengambil panas dari evaporator dan membuangnya dalam kondensor. Terdapat
berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap. Suhu refrigerasi
yang dibutuhkan sangat menentukan dalam pemilihan fluida. Refrigeran yang umum
digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons.
Gambar 2.8 Refrigeran R134a
(sumber : http://www.indotrading.com)
Suatu bahan pendingin mempunyai syarat–syarat untuk keperluan proses
pendinginan antara lain :
1. Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
14 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxii
2. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak
pelumas dan sebagainya.
3. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem
pendingin.
4. Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana maupun
dengan alat detector kobocoran.
5. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
6. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar panas yang diserap
evaporator sebesar–besarnya.
7. Viskositas dalam fase cair maupun fase gas rendah agar aliran refrigeran dalam
pipa sekecil mungkin.
8. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
9. Konduktifitas thermal yang tinggi.
10. Konstanta dieletrika dari refrigeran yang kecil, tahanan lisrtrik yang besar, serta
tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik.
11. Tidak merusak tubuh manusia.
2.1.8 Siklus Kompresi Uap sebagai Dasar Kerja Chest Freezer
Sistem kompresi uap merupakan dasar sistem refrigerasi yang terbanyak
digunakan, dengan komponen utamanya adalah kompresor, evaporator, pipa kapiler
atau katup expansi, dan kondensor. Keempat komponen tersebut melakukan proses
yang saling berhubungan dan membentuk siklus kompresi uap. Siklus refrigerasi
kompresi uap memiliki dua keuntungan. Pertama, sejumlah besar energi panas
15 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxiii
diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang
dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat isothermal penguapan
membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja.
Siklus kompresi uap ditunjukkan dalam Gambar 2.9, Gambar 2.10 dan Gambar
2.11 :
Gambar 2.9 Skematik Siklus Refrigerasi Kompresi Uap
Gambar 2.10 Siklus Kompresi Uap pada Diagram P-h
16 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxiv
Gambar 2.11 Siklus Kompresi Uap dengan Diagram T-s
Proses yang terjadi pada siklus kompresi uap mesin refrigerasi :
a. Proses kompresi (l -2)
Proses ini berlangsung di kompresor secara isentropik adiabatik (isoentropi atau
entropi konstan). Pada siklus teoritis diasumsikan refrigeran tidak mengalami
perubahan kondisi selama mengalir di jalur hisap. Pada proses ini uap refrigeran pada
tekanan evaporasi dikompresi sampai pada tekanan kondensor, setelah dikompresi
refrigeran menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi. Proses berlangsung secara
isentropik. Temperature refrigeran ke luar dari kompresor pun meningkat.
b. Proses penurunan suhu (2-2a) dan proses kondensasi (2a-3a)
Proses ini berlangsung di kondensor. Refrigeran yang bertekanan dan
bertemperatur tinggi keluar dari kompresor membuang kalor di kondensor sehingga
fasanya berubah dari gas panas lanjut menjadi cair. Di kondensor terjadi pertukaran
kalor antara refrigeran dengan udara, kalor berpindah dari refrigeran ke udara yang
17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxv
ada sekitar kondensor sehingga refrigeran mengembun menjadi cair. Pada proses 2-
2a, merupakan proses pendinginan sensible dari temperatur keluar kompresor menuju
temperatur kondensasi. Proses ini terjadi pada tekanan konstan. Jumalah panas yang
dipindahkan selama proses ini adalah beda entalpi antara titik 2-2a, sedangkan pada
Proses 2a-3a adalah proses kondensasi uap didalam kondensor. Proses kondensasi
terjadi pada tekanan konstan. Jumlah panas yang dipindahkan selama proses ini
adalah jumlah antara panas yang dikeluarkan pada proses 2- 2a ditambah panas yang
dikeluarkan pada proses 2a-3a. Panas total ini berasal dari panas yang diserap oleh
refrigeran yang menguap di dalam evaporator dan panas yang masuk karena adanya
kerja mekanis pada kompresor.
c. Proses pendinginan lanjut (3a-3)
Proses ini berlangsung dari kondensor menuju pipa kapiler, proses ekspansi
berlangsung dari titik 3a ke titik 3, Refrigeran dalam wujud cair jenuh mengalir
melalui alat ekspansi. Refrigeran mengalami ekspansi pada entalpi konstan dan
berlangsung secara ireversible.
d. Proses ekspansi (3-4)
Proses ekspansi berlangsung dari titik 3-4. Pada proses ini terjadi penurunan
tekanan refrigeran dari tekanan kondensasi titik 3 menjadi tekanan evaporasi titik 4.
Pada waktu cairan di ekspansikan melalui alat ekspansi ke evaporator, temperatur
refrigeran juga turun dari temperatur kondensasi ke temperatur evaporasi. Hal ini
disebabkan oleh terjadinya penguapan sebagian cairan refrigeran selama proses
ekaspansi. Proses 3- 4 merupakan proses ekspansi adabatik dimana entalpi fluida
18 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxvi
berubah disepanjang proses. Refrigeran pada titik 4 berada pada kondisi campuran
cair- uap.
e. Proses evaporasi (4 -1a)
Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar (tekanan sama) dan isotermal
(suhu sama). Refrigeran dalam wujud campuran cair dan gas bertekanan rendah
menyerap kalor dari lingkungan sekitar / media yang didinginkan sehingga wujudnya
berubah seluruhnya menjadi gas jenuh bertekanan rendah.
f. Proses pemanasan lanjut (1a-1)
Proses berlangsungnya refrigeran yang meninggalkan evaporator dalam fase
uap jenuh. Proses ini berlangsung secara reversible dan pada tekanan yang konstan.
Proses penguapan refrigeran pada evaporator atau disebut juga efekrefrigeran (RE).
Proses ini berlangsung pada temperatur dan tekanan uap.
2.1.9 Perhitungan Karakteristik Mesin Chest Freezer
Dengan bantuan diagram entalpi-tekanan, entalpi atau nilai (h) dalam siklus
kompresi uap dapat diketahui sehingga dapat dihitung kerja kompresor, energi kalor
yang diserap evaporator, energi kalor yang dilepas kondensor, koefisien prestasi
(COP), efisiensi dan laju aliran massa.
1. Kerja Kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi dari
titik 1 ke 2 (Gambar 2.l0 dan Gambar 2.11), yang dapat dihitung dengan Persamaan
(2.1).
19 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxvii
Win = ( h2-h1) ................. (2.1)
pada Persamaan (2. l):
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg
h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg
2. Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Qout)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor merupakan
perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 (Gambar 2.l0 dan Gambar 2.11), perubahan
tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.2).
Qout = (h2-h3) ................. (2.2)
pada Persamaan (2.2) :
Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h3 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg
h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg
3. Energi kalor yang yang diserap oleh evaporator (Qin)
Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator
merupakan proses perubahan entalpi pada titik 4 ke 1 (Gambar 2.l0 dan Gambar
2.11), perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.3).
20 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxviii
Qin = (h1-h4) ................ (2.3)
pada Persamaan (2.3) :
Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi
pada saat masuk kompresor, kJ/kg
h4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi
saat keluar dari pipa kapiler. Karena proses pada pipa kapiler berlangsung
pada entalpi yang tetap maka nilai h4=h3, kJ/kg
4. Koefisien prestasi aktual (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan
(2.4).
pada Persamaan (2. 4):
COPaktual : koefisien prestasi chest freezer aktual
Qin : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg
Win : kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
5. Koefisien prestasi ideal (COPideal)
Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan
Persamaan (2.5).
.............. (2.4)
21
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xxxix
pada Persamaan (2.5):
COPideal : koefisien prestasi maksimum chest freezer
Te : suhu evaporator, oC
Tc : suhu kondensor, oC
6. Efisiensi chest freezer
Efisiensi chest freezer dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6).
pada Persamaan (2.6):
COPideal : koefisien prestasi maksimum chest freezer
COPaktual : koefisien prestasi chest freezer
7. Laju aliran massa refrigeran
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.7).
............ (2.7)
pada Persamaan (2.7):
: laju aliran massa refrigeran, kg/detik
Win : kerja kompresor, kJ/kg
V : besar voltage dari listrik yang dipergunakan kompresor, volt
I : besar Arus listrik yang dipergunakan kompresor, ampere
............... (2.5)
................ (2.6)
22 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xl
2.2 Tinjauan Pustaka
Anwar, Kharil (2010) telah melakukan penelitian tentang efek beban
pendinginan terhadap performa sistem mesin pendingin. Penelitian ini membahas
tentang efek beban pendingin terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi
kapasitas refrigerasi, koefisien prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang
digunakan adalah metode eksperimental dengan fariasi beban pendingin yang
diperoleh dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt didalam
ruang pendingin. Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa perfoma optimum pada
pengujian selama 30 menit diperoleh pada bolam lampu 200 watt dengan COP
sebesar 2,64. Sedangkan untuk waktu pendinginan diperoleh paling lama oleh beban
paling tinggi (bola lampu 400 watt).
Amna Citra Farhani (2007) meneliti pengaruh penggantian R-12 dengan R-22
pada mesin pendingin. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa penggantian R-22
pada mesin pendingin kompresi uap yang mempergunakan refrigerant R-12
mempengaruhui kinerja komponen mesin pendingin. Efek pendinginan, panas buang
kondensor dan kerja kompresi yang dihasilkan pada mesin yang menggunakan R-22
lebih besar, namun tidak diikuti dengan laju pendinginan yang cepat. Besarnya nilai
ketiga parameter ini dikarenakan besarnya laju aliran massa yang terjadi. Suhu
evaporasi yang dapat dicapai R-22 lebih rendah dari pada R-12 karena kurangnya
kalor serap air sebagai medium pendingin.
Wilis, GR (2013) telah melakukan penelitian yang membandingan prestasi
kerja refrigeran R-22 dengan refrigeran R-134a pada mesin pendingin. Penelitian ini
23 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xli
membahas perbandingan antara refrigeran R-22 dengan R-134a untuk menentukan
refrigeran mana yang lebih baik digunakan, baik dari efek refrigerasi, koefisien
prestasi (COP) dan ramah lingkungan. Dari hasil penelitian yang dilakukan pada
kedua jenis refrigeran, diketahui bahwa karakteristik dari kedua refrigeran berbeda
yang berpengaruh pada prestasi kerjanya. R-22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik
dari R-134a, tetapi R-22 tidak ramah lingkungan sebaliknya R-134a lebih ramah
lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R-22.
24 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xlii
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1 Persiapan Pembuatan Mesin Chest Freezer
3.1.1 Komponen Utama Mesin Chest Freezer
Komponen utama mesin Chest Freezer yang dipergunakan dalam penelitian ini
adalah kompresor, kondensor, pipa kapiler, filter, evaporator dan refrigeran R134a.
a. Kompresor
Spesifikasi kompresor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
Gambar 3.1 Kompresor
Jenis kompresor : Hermetik
Seri kompresor : AE 150 FK -932
Voltase : 220 Volt
Daya kompresor : 1/5 PK
25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xliii
b. Kondensor
Spesifikasi kondensor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
Gambar 3.2 Kondensor
Jenis : Kondensor Tipe U, dengan jumlah 11U
Panjang Pipa : 1100 cm jumlah U : 11
Diameter pipa : 0,47 cm diameter sirip : 0,1 cm
Bahan pipa : Besi banyaknya sirip : 55 buah
Bahan sirip : Baja panjang sirip : 70 cm
Jarak antar sirip : 0,45 cm
c. Pipa Kapiler
Spesifikasi pipa kapiler yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
26 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xliv
Gambar 3.3 Pipa Kapiler
Panjang pipa kapiler : 1,2 meter
Diameter pipa kapiler : 0,028 inchi
Bahan pipa kapiler : Tembaga
d. Evaporator
Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut :
Gambar 3.4 Evaporator
(sumber : http://www.diytrade.com)
Bahan pipa evaporator : Tembaga
Diameter pipa evaporator : 0,47 cm
27
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xlv
Bahan plat evaporator : Almunium
e. Refrigeran R134a
Refrigerant R134a dipergunakan sebagai fluida kerja Chest Freezer yang
dibuat. Dalam penelitian ini dipergunakan refrigeran R134a karena lebih ramah
lingkungan dibandingkan dengan jenis refrigeran lain yang tersedia di pasaran.
Gambar 3.5 Tabung Berisi Refrigeran R134a
(sumber : http://www.indotrading.com)
f. Filter
Spesifikasi filter yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
Gambar 3.6 Filter
(sumber : http://parma-teknik.blogspot.com)
28 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xlvi
Panjang filter : 10 cm
Diameter : 1,5 cm
Bahan : tembaga
3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat
a. Tube Cutter
Tube cutter adalah jenis alat yang biasa digunakan untuk memotong pipa. Hasil
potongan dengan menggunakan tube cutter akan lebih bersih, lebih cepat, dan lebih
nyaman dibandingkan memotong pipa dengan menggunakan gergaji besi.
Gambar 3.7 Tube Cutter
(sumber : http://www.directindustry.com)
b. Pelebar Pipa
Pelebar pipa adalah alat yang digunakan untuk memperbesar diameter dalam
pada pipa. Ukuran dari diameter alat pelebar pipa sangat bervariasi tergantung dari
kebutuhan. Tujuan dari pipa dilebarkan adalah agar pada saat kedua pipa
disambungkan dengan las dapat menempel lebih kuat dibandingkan dengan
disambung tanpa melakukan proses pelebaran pipa.
29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xlvii
Gambar 3.8 Pelebar Pipa
(sumber : http://www.directindustry.com)
c. Tang
Tang adalah alat bantu yang berbentuk seperti gunting dan berguna untuk
mencapit, memotong, dan mengencangkan baut.
Gambar 3.9 Tang
d. Pompa Vakum
Pompa vakum adalah alat yang mempunyai fungsi untuk proses pemvakuman
atau untuk mengeluarkan udara dari dalam sistem mesin Chest Freezer sebelum diisi
freon sebagai fluida kerja Chest Freezer.
30 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xlviii
Gambar 3.10 Pompa Vakum
(sumber : http://www.indonetwork.co.id)
e. Manifold Gauge
Manifold gauge adalah alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran
pada Chest Freezer. Manifold gauge yang dipakai pada alat ini adalah jenis single
manifold gauge. Dalam Chest Freezer ini dipergunakan 2 buah single manifold
gauge yang akan digunakan untuk mengukur tekanan masuk dan tekanan keluar, jadi
membutukan 2 jenis manifold gauge yaitu manifold gauge tekanan tinggi dan
tekanan rendah.
Gambar 3.11 Manifold Tekanan Tinggi
(sumber : http://www.friogasrefrigeracao.com.br)
31 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xlix
Gambar 3.12 Manifold Tekanan Rendah
(sumber : http://www.friogasrefrigeracao.com.br)
f. Alat Las
Dalam pembuatan mesin Chest Freezer dibutuhkan peralatan las yang berguna
untuk menyambung komponen-komponen Chest Freezer.
Gambar 3.13 Alat Las
(sumber : http://tungkulogam.wordpress.com)
g. Bahan Las
Bahan las atau bahan tambah yang digunakan dalam penyambungan pipa
kapiler menggunakan bahan tambah perak kuningan dan borak. Untuk bahan tambah
32 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
l
borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dengan besi. Penggunaan bahan
tambah dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan lebih merekat jika
menggunakan borak sebagai pengikat, dan tembaga / perak sebagai bahan tambah.
Gambar 3.14 Borak dan Kawat Las Perak/ Tembaga
(sumber : http://anggi-pendingin09.blogspot.com)
h. Metil
Metil berfungsi untuk membersihkan lubang pipa-pipa setelah pengelasan.
Gambar 3.15 Metil
33 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
li
i. Termostat
Termostat adalah alat yang mempunyai fungsi sebagai pengatur suhu pada
evaporator, jika suhu evaporator sudah tercapai sesuai kebutuhan maka alat ini akan
memutus arus listrik sehingga kompresor berhenti bekerja.
Gambar 3.16 Thermostat
(sumber : http://specialiskulkas.blogspot.com)
j. Styrofoam
Styrofoam berfungsi membungkus evaporator dan juga sebagai isolator kalor
untuk mempertahankan suhu.
Gambar 3.17 Styrofoam
(sumber : http://www.4fishstuff.com)
34 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lii
3.1.3 Langkah-langkah Pembuatan Mesin Chest Freezer
Langkah-langkah pembuatan Chest Freezer dapat diketahui sebagai berikut ini :
a. Mempersiapkan komponen utama pembuatan mesin Chest Freezer seperti
kompresor, kondensor pipa kapiler, filter, evaporator dan refrigeran R134a,
komponen pendukung pembuatan Chest Freezer seperti alat pemotong pipa, pompa
vakum, manifold gauge, alat las, termostat dan alat-alat yang dipergunakan dalam
pembuatan Chest Freezer.
b. Proses penyambungan dengan las antara kompresor dengan kondensor, dalam
proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara kompresor dengan
kondensor. Dalam proses penyambung terdapat perbedaan material yang akan
disambung pipa output kompresor terbuat dari besi sedangkan kondensor terbuat dari
tembaga. Proses penyambungan komponen ini membutuhkan bahan bantu borak yang
berfungsi sebagai bahan tambahan dalam proses pengelasan karena perbedaan
karakteristik material dan agar pipa saluran keluar kompresor dan pipa saluran masuk
kondensor tersambung dengan baik dan tidak bocor. Bahan yang digunakan pada
pengelasan atau penyambungan ini menggunakan bahan perak dan kuningan.
Gambar 3.18 Proses Pengelasan Kompresor dengan Kondensor
35 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
liii
c. Proses penyambungan dengan las antara kondensor dengan filter, dalam proses ini
diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara pipa output kondensor dengan
input filter. Proses penyambungan menggunakan las yang menggunakan bahan perak
dan kuningan. Diperlukan borak sebagai perekat dalam proses pengelasan karena
terdapat perbedaan material antara kondensor dengan filter. Alat bantu yang
diperlukan adalah tang yang mempunyai fungsi untuk menahan pipa tembaga pada
saat penyambungan dengan las.
Gambar 3.19 Proses Pengelasan Kondensor dengan Filter
d. Proses penyambungan dengan las antara filter dengan pipa kapiler, dalam proses
ini diperlukan alat las yang mempunyai fungsi untuk menyambung output filter
dengan pipa input pada pipa kapiler. Proses penyambungan menggunakan alat las
dengan bahan perak dan kuningan sebagai penyambungnya. Tang adalah alat bantu
yang mempunyai fungsi sebagai penahan pada sat proses pengelasan dilakukan.
36 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
liv
Gambar 3.20 Proses Pengelasan Filter dengan Pipa Kapiler
e. Proses penyambungan dengan las antara pipa kapiler dengan evaporator, dalam
proses ini diperlukan alat las yang berfungsi untuk menyambung saluran keluar pipa
kapiler dengan saluran pipa masuk evaporator. Proses penyambungan menggunakan
las dengna bahan perak dan kuningan. Tang mempunyai fungsi menahan pada saat
proses pengelasan dan juga memipihkan diameter pipa saluran masuk evaporator
supaya pipa kapiler dapat tersambung dengan baik.
Gambar 3.21 Proses Pengelasan Pipa Kapiler dengan Evaporator
f. Proses penyambungan dengan las antara evaporator dengan kompresor, dalam
proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai pipa penghubung evaporator dengan
37 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lv
kompresor. Proses penyambungan komponen tersebut menggunakan alat las dengan
bahan kuningan dan perak.
Gambar 3.22 Proses Pengelasan Evaporator dengan Kompresor
g. Proses pemvakuman Chest Freezer, dalam proses pemvakuman diperlukan pompa
vakum yang mempunyai fungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Proses ini
bertujuan untuk mengeluarkan udara-udara yang masih terjebak dalam saluran-
saluran pipa di Chest Freezer agar siklus dalam Chest Freezer dapat bekerja dengan
maksimal.
Gambar 3.23 Proses Pemvakuman
h. Proses pengisian refrigeran R134a, dalam proses ini diperlukan refrigeran R134a
sebagai fluida kerja Chest Freezer. Tekanan refrigeran yang akan dimasukan dalam
38 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lvi
siklus Chest Freezer harus sesuai dengan standar kerja Chest Freezer agar dapat
bekerja dengan maksimal.
Gambar 3.24 Proses Pengisian Refrigeran R134a.
39 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lvii
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Mesin Chest Freezer yang Diteliti
Mesin yang diteliti merupakan Chest Freezer dengan siklus kompresi uap hasil
rangkaian sendiri dengan komponen standar dari Chest Freezer yang tersedia di
pasaran. Mesin Chest Freezer yang dirangkai disertai pemanasan lanjut dan
pendinginan lanjut berdaya 1/5 PK, dengan panjang pipa kapiler 1,2 meter. Proses
pendinginan yang terjadi dalam mesin Chest Freezer ini dilakukan dengan cara
kontak langsung dengan benda yang ada di dalam ruangan evaporator. Proses
pendinginan evaporator sama seperti proses pendinginan yang terjadi pada kulkas
satu pintu.
Gambar 4.1 Mesin yang diteliti (Chest Freezer)
40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lviii
4.2 Skematik Mesin Chest Freezer
Skematik mesin Chest Freezer disajikan pada Gambar 4.2
Gambar 4.2 Skematik Mesin Chest Freezer
Keterangan pada Gambar 4.2
1. Kompresor
2. Kondensor
3. Filter
4. Pipa Kapiler
5. Evaporator
41 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lix
4.3 Alur Pembuatan Mesin Chest Freezer dan Penelitian
Alur pembuatan dan proses penelitian disajikan pada Gambar 4.3
Gambar 4.3 Alur Pembuatan Mesin Chest Freezer dan Penelitian
Mulai
Perancangan Mesin Chest Freezer
Persiapan Komponen-komponen Mesin Chest Freezer
Penyambungan Komponen-komponen Mesin Chest Freezer
Pemvakuman Mesin Chest Freezer
Pengisian Refrigeran 134a
Uji Coba
Pengambilan Data T1,T2,T3,T4,P1,P2
Pengelolahan Data W in, Q out, Q in, COP,
Efisiensi dan Laju Aliran Massa Refrigeran
Selesai
Pembahasan, Kesimpulan dan Saran
Tidak Baik
Baik
42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lx
4.4 Skematik Mesin Chest Freezer yang Diteliti
Gambar 4.4 menyajikan skematik dari mesin pendingin yang diteliti. Dalam
skematik ini ditentukan posisi titik-titik yang dipasangi termokopel dari Chest
Freezer yang bekerja dengan siklus kompresi uap.
Gambar 4.4 Skematik Mesin Chest Freezer dengan Posisi Alat Ukur Suhu
Keterangan pada Gambar 4.4:
T1 : posisi termokopel sebelum masuk kompresor, °C
Tc : posisi termokopel pada kondensor, °C
T2 : posisi termokopel setelah keluar kondensor, °C
Te : posisi termokopel pada evaporator, °C
Gambar 4.5 menyajikan skematik dari mesin pendingin yang diteliti. Dalam
skematik ini ditentukan posisi titik-titik yang dipasangi alat ukur tekanan dari mesin
Chest Freezer yang bekerja dengan siklus kompresi uap.
43
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxi
Gambar 4.5 Skematik Mesin Chest Feezer dengan Posisi Alat Ukur Tekanan.
Keterangan pada Gambar 4.5 :
P1 : pada posisi alat ukur tekanan refrigeran sebelum masuk kompresor, psig
P2 : pada posisi alat ukur tekanan refrigeran setelah keluar kompresor, psig
P3 : pada posisi alat ukur tekanan refrigeran sebelum masuk pipa kapiler, psig
P4 : pada posisi alat ukur tekanan refrigeran setelah keluar pipa kapiler, psig
4.5 Alat Bantu Penelitian
Proses penelitian mesin Chest Freezer ini membutuhkan alat-alat yang
dipergunakan untuk membantu dalam pengujian Chest Freezer tersebut. Alat-alat
bantu tersebut adalah :
4.5.1 Termokopel dan Penampil Suhu Digital
Termokopel mempunyai fungsi sebagai sensor suhu yang digunakan untuk
mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan dengan listrik. Penampil
suhu digital mempunyai fungsi sebagai alat yang memperlihatkan nilai suhu yang
diukur.
44 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxii
Gambar 4.6 Termokopel
(sumber : http://elektronikautis.blogspot.com)
Gambar 4.7 Penampil Suhu Digital APPA51
(sumber : http://elektronikautis.blogspot.com)
4.5.2 Pengukuran Tekanan
Pengukur tekanan mempunyai fungsi untuk mengetahui nilai tekanan
refrigeran. Pengukur tekanan berwarna merah untuk mengatur tekanan tinggi,
sedangkan yang berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah.
45 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxiii
Gambar 4.8 Pengukur Tekanan
4.5.3 P–h Diagram
P–h diagram mempunyai fungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap
mesin pendingin. Dengan P-h diagram, dapat diketahui nilai entalpi di setiap titik
yang diteliti. Tekanan tinggi pada P-h dengan diperoleh dari (P2+P3)/2, dan tekanan
rendah pada P-h dengan diperoleh dari (P1+P4)/2.
Gambar 4.9 P–h Diagram
46
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxiv
4.5.4 Air
Air mempunyai fungsi sebagai beban pendinginan pada mesin Chest Freezer
yang dipergunakan dalam penelitian.
Gambar 4.10 Air (beban pendinginan)
(sumber : https://plus.google.com)
4.5.5 Kabel Roll
Kabel roll alat yang mempunyai fungsi membagi daya listrik ke sejumlah alat,
baik listrik maupun elektronik. Karena panjang kabel listrik pada alat penelitian
terbatas.
Gambar 4.11 Kabel roll
(sumber : http://www.doitbest.co.id)
47 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxv
4.6 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan
Untuk mendapatkan data suhu pada T1 dan T2 (Gambar 4.4) dipergunakan alat
ukur termokopel. Pengukuran suhu dilakukan setiap 30 menit.
Tabel 4.1 Pencatatan Hasil Pengukuran Suhu
No
Waktu
t Nilai Suhu
(menit) T1, °C T1, °F T2, °C T2, °F
1 10 … … … …
2 30 … … … …
3 60 … … … …
4 90 … … … …
5 120 … … … …
6 150 … … … …
7 180 … … … …
8 210 … … … …
Untuk mendapatkan data tekanan pada P1, P2, P3, dan P4 (Gambar 4.5)
dipergunakan alat ukur tekanan. Pengukuran tekanan dilakukan setiap 30 menit. Hasil
pengukuran dicatat dalam Tabel 4.2.
48 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxvi
Tabel 4.2 Pencatatan Hasil Pengukuran Tekanan Refrigeran
No
Waktu
t Nilai Tekanan Dalam (psig)
(menit) P1 P 2 P 3 P 4
Tekanan
Rendah
(P1+P4)/2
Tekanan
Tinggi
(P1+P3)/2
1 10 … … … … … …
2 30 … … … … … …
3 60 … … … … … …
4 90 … … … … … …
5 120 … … … … … …
6 150 … … … … … …
7 180 … … … … … …
8 210 … … … … … …
4.7 Cara Mengolah Data dan Melakukan Pembahasan
Prosedur pengolahan data :
a. Setelah semua data suhu dan tekanan pada setiap titik diperoleh maka langkah
selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus kompresi uap pada P – h
diagram. Dengan menggambarkan dalam P – h diagram dapat diketahui nilai
entalpi (h1, h2, h3, h4), temperatur evaporator dan temperatur kondensor.
49 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxvii
b. Data nilai-nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk menghitung
besarnya energi persatuan massa yang dilepaskan oleh kondensor, menghitung
kerja kompresor, menghitung besarnya entalpi persatuan massa yang diserap oleh
evaporator, nilai COP ideal, nilai COP aktual Chest Freezer dan efisiensi.
c. Perhitungan dan pengolah data dapat menggunakan persamaan-persamaan yang
ada seperti persamaan (2.1) untuk menghitung kerja kompresor, persamaan (2.2)
untuk menghitung energi kalor yang dilepas kondensor, persamaan (2.3) untuk
menghitung kalor yang diserap evaporator, persamaan (2.4) untuk menghitung
COP aktual, persamaan (2.5) untuk menghitung COP ideal, persamaan (2.6) untuk
menghitung efisiensi Chest Freezer dan persamaan (2.7) untuk menghitung laju
aliran massa refrigeran.
d. Hasil-hasil perhitungan kemudian digambarkan dalam bentuk grafik untuk
memudahkan pembahasan hasil penelitian. Dalam proses pembahasan, harus
memperhatikan hasil-hasil penelitian sebelumnya dan juga harus mengacu pada
tujuan dari penelitian
4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan dapat diperoleh dari hasil pembahasan yang sudah dilakukan
Kesimpulan merupakan inti dari pembahasan, kesimpulan harus menjawab tujuan
dari penelitian.
50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxviii
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian
5.1.1 Nilai Tekanan Tinggi dan Tekanan Rendah
Hasil penelitian untuk P1, P2, P3 dan P4 disajikan pada Tabel 5.1. Tekanan
tinggi diperoleh berdasarkan nilai P2 dan P3 dan tekanan rendah diperoleh dari nilai P4
dan P1.
Tabel 5.1 Data Hasil Pengukuran P1, P2, P3 dan P4
NO t
(menit)
Tekanan (psia)`
P1 P2 P3 P4
Tekanan
Rendah
(P1+P4)/2
Tekanan
Tinggi
(P2+P3)/2
1 10 24,7 144,7 147,7 22,1 23,4 146,2
2 30 13,5 132,7 136,7 15,5 14,5 134,7
3 60 13,1 134,7 138,7 15,7 14,4 136,7
4 90 13,1 135,7 139,7 16,3 14,7 137,7
5 120 13,1 139,7 142,7 16,9 15 141,2
6 150 13,9 139,7 143,1 16,7 15,3 141,4
7 180 13,9 138,7 143,1 16,9 15,4 140,9
8 210 14,1 134,7 139,7 16,9 15,5 137,2
51
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxix
5.1.2 Nilai Suhu Masuk Kompresor dan Keluar Kondensor
Hasil dari penelitian didapatkan data nilai rata-rata suhu masuk kompresor (T1)
dan suhu keluar kondensor (T2). Data sesuai dengan beban pendinginan 0,5 liter air.
Tabel 5.2 Data Hasil Penelitian Suhu Masuk Kompresor dan Keluar
Kondensor.
NO
Waktu
t
(menit)
Suhu masuk
kompresor T1
Suhu keluar
kondensor T2
T1°C T1°F T2°C T2°F
1 10 29,07 84,34 32,52 90,54
2 30 30,1 86,2 33,01 91,42
3 60 27,97 82,36 33,92 93,06
4 90 28,92 84,06 33,94 93,1
5 120 27,75 81,96 36,05 96,9
6 150 27,65 81,78 34,76 94,58
7 180 27,07 80,74 34,74 94,06
8 210 27,1 80,78 33,86 92,96
5.1.3 Nilai Entalpi, Suhu Evaporator dan Suhu Kondensor
Nilai entalpi pada tiap titik pengambilan data suhu evaporator dan suhu
kondensor disajikan pada Tabel 5.3. Nilai entalpi suhu evaporator dan suhu
kondensor yang disajikan dimulai dari menit 10 sampai menit ke 210, dengan beban
pendinginan 0,5 liter air.
52
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxx
Tabel 5.3 Nilai Entalpi dalam Satuan Btu/lb pada Siklus Kompresi Uap.
NO
Waktu
t
(menit)
Beban pendinginan 0,5 liter air Suhu
evaporator
°F
Suhu
kondensor
°F Entalpi (Btu/lb)
h1 h2 h3 h4 Te Tc
1 10 119 140 43 43 5 103
2 30 121 146 43 43 -18 95
3 60 120 146 43 43 -19 98
4 90 120 146 43 43 -19 99
5 120 119 146 44 44 -20 100
6 150 119 146 44 44 -17 100
7 180 119 146 44 44 -17 100
8 210 119 148 45 45 -17 99
Dalam perhitungan, besar entalpi harus dalam satuan Standar Internasional yaitu
kJ/kg (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg). Besar nilai konversi entalpi setiap titik 1, 2, 3, 4 dari
waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.4.
53 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxi
Tabel 5.4 Nilai Entalpi dalam Satuan kJ/kg pada Siklus Kompresi Uap.
NO
Waktu
t
(menit)
Beban pendinginan 0,5 liter air Suhu
evaporator
°C
Suhu
kondensor
°C Entalpi (kJ/kg)
h1 h2 h3 h4 Te Tc
1 10 276,79 325,64 100,01 100,01 -15 39,44
2 30 281,44 339,59 100,01 100,01 -27,77 35
3 60 279,12 339,59 100,01 100,01 -28,33 36,66
4 90 279,12 339,59 100,01 100,01 -28,33 37,22
5 120 276,79 339,59 102,34 102,34 -28,88 37,77
6 150 276,79 339,59 102,34 102,34 -27,22 37,77
7 180 276,79 339,59 102,34 102,34 -27,22 37,77
8 210 276,79 344,24 104,67 104,67 -27,22 37,22
Contoh untuk menentukan besaran nilai entalpi dapat dilihat dari diagram
tekanan-entalpi pada jenis refrigeran R 134a. Dari diagram dapat dilihat nilai h1 saat
menit ke 90 adalah 120 Btu/lb. Dalam perhitungan satuan h harus dalam kJ/kg jadi
nilai h1 = 120 Btu/lb = 276,12 kJ/kg (120 x 2,326 kJ/kg).
5.2 Perhitungan
5.2.1 Perhitungan Energi Kalor yang Diserap Evaporator (Qin)
54 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxii
Jumlah energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3) yaitu : Qin = h1 – h4, kJ/kg.
Sebagai contoh perhitungan untuk Qin pada menit ke 90 dengan beban
pendinginan 0,5 liter air.
Qin = h1 – h4, kJ/kg
= (279,12– 100,01) kJ/kg
= 179,11 kJ/kg
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.5.
Tabel 5.5 Energi Kalor Persatuan Massa Refrigeran yang Diserap Evaporator (Qin)
NO
Waktu
t
(menit)
Beban pendinginan 0,5 liter air
Entalpi (kJ/kg) Qin
(kJ/kg) h1 h4
1 10 276,79 100,01 176,78
2 30 281,44 100,01 181,43
3 60 279,12 100,01 179,11
4 90 279,12 100,01 179,11
5 120 276,79 102,34 174,45
6 150 276,79 102,34 174,45
7 180 276,79 102,34 174,45
8 210 276,79 104,67 172,12
55 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxiii
Dari Tabel 5.5 Besarnya kalor yang diserap evaporator dapat dibuat dan disajikan
dalam bentuk grafik seperti tersaji pada Gambar 5.1
Gambar 5.1 Energi Kalor yang Diserap Evaporator Persatuanan Massa Refrigeran
5.2.2 Perhitungan Energi Kalor yang Dilepas Kondensor (Qout)
Jumlah energi kalor yang dilepas kondensor (Qout) persatuan massa refrigeran
dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2) yaitu : Qout = h3 – h2, kJ/kg
Sebagai contoh perhitungan untuk Qout pada menit ke 90 dengan beban
pendinginan 0,5 liter air.
Qout = h2 – h3 (kJ/kg)
= (339,59 –100,01 ) kJ/kg
0
30
60
90
120
150
180
210
240
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Qin
, k
J/k
g
Waktu t, menit
56
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxiv
= 239,58 kJ/kg
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.6.
Tabel 5.6 Energi Kalor Persatuan Massa Refrigeran yang Dilepas Kondensor (Qout)
NO
Waktu
t
(menit)
Beban pendinginan 0,5 liter
air
Entalpi (kJ/kg) Qout
(kJ/kg) h2 h3
1 10 325,64 100,01 225,63
2 30 339,59 100,01 239,58
3 60 339,59 100,01 239,58
4 90 339,59 100,01 239,58
5 120 339,59 102,34 237,25
6 150 339,59 102,34 237,25
7 180 339,59 102,34 237,25
8 210 344,24 104,67 239,57
57 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxv
Dari Tabel 5.6 Energi kalor yang dilepas kondensor persamaan massa
refrigeran dapat dibuat dan disajikan dalam bentuk grafik seperti tersaji pada Gambar
5.2.
Gambar 5.2 Energi Kalor yang Dilepas Kondensor Persamaan Massa Refrigeran
5.2.3 Kerja Kompresor (Win)
Kerja kompresor (Win) persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.1) yaitu : Win = h2 – h1, kJ/kg.
Sebagai contoh perhitungan untuk (Win) pada menit ke 90 dengan beban
pendinginan 0,5 liter air.
Win = (h2 – h1) kJ/kg
0
50
100
150
200
250
300
350
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
Qou
t, k
J/k
g
Waktu t, menit
58 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxvi
= (339,59 – 279,12) kJ/kg
= 60,47 kJ/kg
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.7.
Tabel 5.7 Kerja Kompresor (Win) Persatuan Massa Refrigeran
NO
Waktu
t
(menit)
Beban pendinginan 0,5 liter air
Entalpi, (kJ/kg) Win
(kJ/kg) h2 h1
1 10 325,64 276,79 48,85
2 30 339,59 281,44 58,15
3 60 339,59 279,12 60,47
4 90 339,59 279,12 60,47
5 120 339,59 276,79 62,8
6 150 339,59 276,79 62,8
7 180 339,59 276,79 62,8
8 210 344,24 276,79 67,45
59 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxvii
Dari Tabel 5.7 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang dilakukan
kompresor dapat dibuat dan disajikan dalam bentuk grafik seperti tersaji pada
Gambar 5.3.
Gambar 5.3 Kerja Kompresor Persatuan Massa Refrigeran.
5.2.4 Koefisien Prestasi Aktual (COPaktual)
Koefisien prestasi aktual (COPaktual) dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.4) yaitu : COPaktual =
=
.
Sebagai contoh perhitungan untuk (COPaktual) pada menit ke 90 dengan beban
pendinginan 0,5 liter air.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
Win
, kJ
/kg
Waktu t, menit
60 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxviii
COPaktual =
=
COPaktual =
=
= 2,96
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.8.
Tabel 5.8 Koefisien Prestasi Aktual Chest Freezer (COPaktual)
NO
Waktu
t
(menit)
Beban pendinginan 0,5 liter air
Qin
kJ/kg
Win
kJ/kg COPaktual
1 10 176,78 48,85 3,61
2 30 181,43 58,15 3,12
3 60 179,11 60,47 2,96
4 90 179,11 60,47 2,96
5 120 174,45 62,8 2,77
6 150 174,45 62,8 2,77
7 180 174,45 62,8 2,77
8 210 172,12 67,45 2,55
61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxix
Dari Tabel 5.8 Koefisien prestasi aktual Chest Freezer dapat dibuat dan disajikan
dalam bentuk grafik seperti tersaji pada Gambar 5.4.
Gambar 5.4 Koefisien Prestasi Aktual Chest Freezer
5.2.5 Koefisien Prestasi Ideal (COPideal)
Koefisien prestasi ideal (COPideal) dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.5) yaitu : COPideal =
.
Sebagai contoh perhitungan untuk (COPideal) pada menit ke 90 dengan beban
pendingin 0,5 liter air.
Te =
= -28,33 °C
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
CO
P a
ktu
al
Waktu t, menit
62 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxx
Tc =
= 37,22 °C
COPideal =
=
= 3,73
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.9.
Tabel 5.9 Koefisien Prestasi COPideal Chest Freezer
NO
Waktu
t
(menit)
Beban pendingin 0,5 liter air
Suhu, (°F)
Suhu, (°C)
COPideal
Te Tc Te Tc
1 10 5 103 -15 39,44 4,74
2 30 -18 95 -27,77 35 3,9
3 60 -19 98 -28,33 36,66 3,76
4 90 -19 99 -28,33 37,22 3,73
5 120 -20 100 -28,88 37,77 3,66
6 150 -17 100 -27,22 37,77 3,78
7 180 -17 100 -27,22 37,77 3,78
8 210 -17 99 -27,22 37,22 3,81
63 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxi
Dari Tabel 5.9 Koefisien prestasi ideal Chest Freezer dapat dibuat dan disajikan
dalam bentuk seperti tersaji grafik pada Gambar 5.5.
Gambar 5.5 Koefisien Prestasi Ideal Chest Freezer
5.2.6 Laju Aliran Massa Refrigeran
Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.7) yaitu :
.
Sebagai contoh perhitungan untuk pada menit ke 90 dengan beban 0,5 liter
air.
=
= 0,004 kg/detik
0
1
2
3
4
5
6
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
CO
Pid
eal
Waktu t, menit
64 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxii
Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.10.
Tabel 5.10 Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran
NO t
(menit)
Beban pendingin 0,5 liter air
Win
(kJ/kg)
V.I/1000
(kJ/detik)
(kg/detik)
1 10 48,85 0,242 0,0049
2 30 58,15 0,242 0,0041
3 60 60,47 0,242 0,004
4 90 60,47 0,242 0,004
5 120 62,8 0,242 0,0038
6 150 62,8 0,242 0,0038
7 180 62,8 0,242 0,0038
8 210 67,45 0,242 0,0035
65 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxiii
Dari Tabel 5.10 Laju aliran massa refrigeran Chest Freezer dapat dibuat dan disajikan
dalam bentuk grafik seperti tersaji pada Gambar 5.6.
Gambar 5.6 Laju Aliran Massa Refrigeran
5.2.7 Efisiensi Chest Freezer
Efisiensi Chest Freezer dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6)
yaitu Efisiensi =
Sebagai contoh perhitungan untuk Efisiensi Chest Freezer pada menit ke 90
dengan beban pendingin 0,5 liter air.
Efisiensi =
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
m,k
g/d
etik
Waktu t, menit
66 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxiv
Hasil perhitungan secara menyeluruh disajikan pada Tabel 5.11.
Tabel 5.11 Perhitungan Efisiensi Chest Freezer
NO
Waktu
t
(menit)
Beban pendingin 0,5 liter air
COPaktual COPideal (%)
1 10 3,61 4,74 76,16%
2 30 3,12 3,9 80%
3 60 2,96 3,76 78,72%
4 90 2,96 3,73 79,35%
5 120 2,77 3,66 75,68%
6 150 2,77 3,78 73,28%
7 180 2,77 3,78 73,28%
8 210 2,55 3,81 66,92%
67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxv
Dari Tabel 5.11 Efisiensi Chest Freezer dapat dibuat dan disajikan dalam bentuk
grafik seperti tersaji pada Gambar 5.7.
Gambar 5.7 Efisiensi Chest Freezer
5.3 Pembahasan
Hasil penelitian Chest Freezer dari menit 10 sampai dengan 210 diperoleh suhu
evaporator berada pada kisaran -15 °C sampai -27,22 °C. Dengan suhu evaporator
pada kisaran tersebut dapat diperoleh, Chest Freezer dapat bekerja dengan baik.
Chest Freezer mampu mengkondisikan bahan makanan yang didinginkan dengan
baik, sesuai dengan suhu kerja layaknya Chest Freezer.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225
Efi
sien
si %
Waktu t, menit
68 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxvi
Gambar 5.1 memperlihatkan besar nilai energi kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap evaporator (Qin) dari waktu ke waktu. Nilai energi kalor persatuan
massa refrigeran terendah sebesar 172,12 kJ/kg dan nilai energi kalor persatuan
massa refrigeran tertinggi sebesar 181,43 kJ/kg. Rata-rata nilai energi kalor persatuan
massa refrigeran dari t = 10 menit sampai t = 210 menit sebesar 176,48 kJ/kg.
Gambar 5.2 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigeran yang
dilepas kondensor (Qout) dari waktu ke waktu. Nilai energi kalor persatuan massa
refrigeran terendah yang dilepas kondensor sebesar 225,63 kJ/kg dan nilai energi
kalor persatuan massa refrigeran tertinggi yang dilepas kondensor sebesar 239,58
kJ/kg dan rata-rata nilai energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor sebesar 236,96 kJ/kg.
Gambar 5.3 memperlihatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
dari waktu ke waktu. Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran terendah
sebesar 48,85 kJ/kg dan nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran tertinggi
sebesar 67,45 kJ/kg dan rata-rata nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran
sebesar 60,47 kJ/kg. Kerja
Gambar 5.4 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi (COP) aktual dari waktu ke
waktu. Nilai COP aktual terendah sebesar 2,55 dan nilai COP aktual tertinggi sebesar
3,61 dan rata-rata nilai COP actual sebesar 2,93.
Gambar 5.5 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi COPideal dari waktu ke
waktu. Nilai COP ideal terendah adalah 3,81 dan nilai COP ideal tertinggi adalah sebesar
4,74 dan rata-rata nilai COP ideal adalah sebesar 3,89.
69 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxvii
Gambar 5.6 memperlihatkan laju aliran massa dari waktu ke waktu. Nilai laju
aliran massa terendah sebesar 0,0035 kg/s dan nilai laju aliran masa tertinggi sebesar
0,0049 kg/s dan rata-rata laju aliran massa sebesar 0,0039 kg/s.
Gambar 5.7 memperlihatkan efisiensi dari waktu ke waktu. Nilai efisiensi
terendah sebesar 0,66 dan nilai efisiensi tertinggi sebesar 0,8 dan rata-rata efisiensi
sebesar 0,75.
Nilai Qin, Qout, Win, COP, laju aliran refrigeran dan efisiensi mesin pendingin
dari waktu ke waktu tidak berada pada nilai yang tetap. Hal ini kemungkinan
disebabkan karena (1) kondisi udara luar dengan suhu dan kelembapan yang
senantiasa berubah (2) adanya es yang menenpel di sistem perpipaan akibat uap air di
udara yang membeku pada sistem perpipaan (3) adanya bunga es yang terjadi pada
evaporator (4) adanya proses perpindahan kalor yang terjadi pada kompresor (5)
beban pendingin yang suhunya senantiasa turun dari waktu ke waktu.
70 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxviii
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari pengujian mesin pendingin Chest Freezer dapat diambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut:
1. Mesin pendingin Chest Freezer dapat bekerja dengan baik dan mendinginkan air
dengan volume 0,5 liter sampai menjadi es kisaran suhu evaporator dari menit 10
sampai dengan menit 210 adalah -15 °C sampai dengan -27,22 °C.
2. Hasil penelitian karakteristik mesin pendingin Chest Freezer
a. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin)
terendah sebesar 172,12 kJ/kg, energi kalor persatuan massa refrigeran yang
diserap evaporator tertinggi sebesar 181,43 kJ/kg dan energi kalor persatuan
massa refrigeran yang diserap evaporator rata-rata sebesar 176,48 kJ/kg.
b. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout)
terendah sebesar 225,63 kJ/kg, energi kalor persatuan massa refrigeran yang
dilepas kondensor tertinggi sebesar 239,57 kJ/kg dan energi kalor persatuan
massa refrigeran yang dilepas kondensor rata-rata sebesar 236,96 kJ/kg.
c. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) terendah sebesar 48,85
kJ/kg, kerja kompresor persatuan massa refrigeran tertinggi sebesar 67,45
kJ/kg dan kerja kompresor persatuan massa refrigeran rata-rata sebesar 60,47
kJ/kg.
71
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
lxxxix
d. COPaktual terendah sebesar 2,55, COPaktual tertinggi sebesar 3,61 dan COPactual
rata-rata sebesar 2,93.
e. COPideal terendah sebesar 3,81, COPideal tertinggi sebesar 4,74 dan Prestasi
COPideal rata-rata sebesar 3,89.
f. Laju aliran massa refrigeran ( ) terendah sebesar 0,0035 kg/detik, laju aliran
massa refrigeran ( ) tertinggi sebesar 0,0049 kg/detik dan Laju aliran massa
refrigeran ( ) rata-rata sebesar 0,0039 kg/detik.
g. Efisiensi Chest Freezer terendah sebesar 0,66, Efisiensi Chest Freezer
tertinggi sebesar 0,8 dan Efisiensi Chest Freezer rata-rata 0,75.
6.2 Saran
Dengan merujuk dari penelitian dan pembahasan maka peneliti memberikan
saran sebagai berikut :
1. Pada saat proses pengelasan di pipa kondensor, kompresor, evaporator, filter dan
pipa kapiler harus berhati-hati, supaya tidak ada terjadinya kebocoran.
2. Pada saat pengambilan data mesin Chest Freezer sebaiknya peneliti melakukan
pengecekan kembali alat ukur terlebih dahulu sebelum melakukan penelitian,
supaya proses pengambilan data dapat berjalan sesuai yang diinginkan.
72
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xc
DAFTAR PUSTAKA
Amna Citra Farhani, 2007, Pengaruh Penggantian R-12 dengan R-22 pada Mesin
Pendingin, Jakarta.
Anwar, Kharil 2010, Efek Beban Pendingin Terhadap Performa Sistem Mesin
Pendingin, Jurnal SMARTek, Vol. 8 No. 3. Agustus 2010: 203 – 214.
Anwar, Khairil, dkk. Efek Temperatur Pipa Kapiler Terhadap Kinerja Mesin
Pendingin. Jurnal Mekanikal, Vol.1 No.1 Januari 2010. Pp. 30-39.
Daniel Febrianto Sulistio Putra 2013, Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut
dan Pendingin Lanjut pada Siklus Kompresi Uap, Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma: Yogyakarta.
Dirja, 2004, Dasar Mesin Pendingin, Departemen Pendidikan Nasional, Diakses :
Tanggal 06 April 2012.
Frank Kreith. 1986. Principle of Heat Transfer (prinsip-prinsip perpindah panas).
Erlangga. Jakarta.
Hasan Basri, M. Pengaruh Perubahan Tekanan Kondensor dan Tekanan Evaporator
Terhadap Kinerja Mesin Refrigerasi Fokus 808. Thesis pascasarjana
Universitas Hasanuddin 2007.
Koestoer, R. A 2002 : Perpindahan Kalor; Salemba Teknika, Jakarta.
Kreith, F. 1997 : Prinsip – prinsip Perpindahan Kalor, Edisi Ketiga; Penerbit
Erlangga, Jakarta.
Laksana Aji Wedha, 2012, Mesin Pendingin Dengan Pemanasan Lanjut dan
Pendinginan lanjut, Yogyakarta.
Panggalih Landhung Leo, 2013, Mesin Pendingin Dengan Siklus Kompresi Uap,
Yogyakarta.
Stoecker, W.F., 1989, Refrigerant dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta.
Sumanto, 2004, Dasar-dasar Mesin Pendingin, Andi Offset, Yogyakarta.
Wilis, G.R 2013, Perbandingan Prestasi Kerja Refrigeran R-22 dengan R-134a pada
Mesin Pendingin, Jakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xci
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xcii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xciii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xciv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xcv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xcvi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xcvii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xcviii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
xcix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI