Upload
nguyenkhanh
View
270
Download
12
Embed Size (px)
Citation preview
PERBANDINGAN KARAKTERISTIK KULKAS 2 PINTU
DENGAN KONDENSOR 14U DAN 12U
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin
Diajukan oleh:
JULIUS SUTAWIJAYA
NIM: 115214016
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
RATIO CHARACTERISTIC REFRIGERATOR 2 DOORS
USING CONDENSER 14U AND 12U
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirements
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
JULIUS SUTAWIJAYA
Student Number: 115214016
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam skripsi
dengan judul:
Perbandingan Karakteristik Kulkas 2 Pintu dengan Kondensor 14U
dan 12U
Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk
menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sejauh yang saya
ketahui bukan merupakan tiruan dari skripsi yang sudah dipublikasikan di
Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali
dicantumkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 23 Januari 2015
Penulis
Julius Sutawijaya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : Julius Sutawijaya
Nomor Mahasiswa : 115214016
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul: Perbandingan
Karakteristik Kulkas 2 Pintu dengan Kondensor 14U dan 12U beserta
perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan
dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,
mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media
lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun
memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 23 Januari 2015
Yang menyatakan
Julius Sutawijaya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena
rahmat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat
berjalan dengan lancar dan baik.
Skripsi ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap
mahasiswa menempuh S1 di Prodi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, Skripsi ini dapat
terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati
penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai Dosen
Pembimbing Skripsi.
3. Bapak Suyanto dan Ibu Inggried Budiarti selaku orang tua penulis dan
keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah
mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi.
4. Andrian, dan Andi Yudha Juananto yang telah membantu dalam proses
pembuatan dan pengambilan data Skripsi.
5. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih atas segala
bantuannya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT 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. Akhir kata seperti yang penulis harapkan
semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, 23 Januari 2015
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITLE PAGE ii
HALAMAN PERSETUJUAN iii
HALAMAN PENGESAHAN iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
vi
KATA PENGANTAR vii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xiii
ABSTRAK xiv
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan-batasan dalam pembuatan alat 2
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 4
2.1 Dasar Teori 4
2.2 Tinjauan Pustaka 23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
BAB III METODE PEMBUATAN ALAT 25
3.1 Pembuatan alat 25
3.2 Alat dan Bahan 26
3.3 Peralatan Penunjang pembuatan alat dan Penelitian 30
3.4 Proses pemvakuman 35
3.5 Proses Pengisian Freon 36
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
3.6 Proses Uji Coba 36
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 37
4.1 Mesin yang Diteliti 37
4.2 Skematik Mesin Pendingin yang Diteliti 37
4.3 Variasi Penelitian 38
4.4 Alat Bantu Penelitian 38
4.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang
Sudah Ditentukan
42
4.6 Cara Mengolah Data 43
4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan 43
BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN
PENGOLAHAN DATA, SERTA PEMBAHASAN
44
5.1 Data Hasil Percobaan 45
5.2 Perhitungan dan Pengolahan Data 46
5.3 Hasil Perhitungan 52
5.4 Pembahasan 53
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 60
6.1 Kesimpulan 60
6.2 Saran 61
DAFTAR PUSTAKA 62
LAMPIRAN 63
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Perpindahan Panas Konduksi 4
Gambar 2.2 Perpindahan Panas Konveksi 5
Gambar 2.3 Sketsa Mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu 8
Gambar 2.4 Kompresor hermatic 9
Gambar 2.5 Kompresor semi-hermatic 10
Gambar 2.6 Kompresor open type 10
Gambar 2.7 Kondensor 11
Gambar 2.8 Filter 12
Gambar 2.9 Pipa kapiler 12
Gambar 2.10 Evaporator 13
Gambar 2.11 Kipas 13
Gambar 2.12 Mesin Pendingin Kulkas 2 (dua) pintu 16
Gambar 2.13 Skema siklus kompresi uap 17
Gambar 2.14 Siklus kompresi uap dengan pendinginan lanjut dan
pemanasan lanjut pada p-h diagram
17
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pendinginan lanjut dan
pemanasan lanjut pada diagram T-s
18
Gambar 2.16 P-h diagram refrigeran 134a 22
Gambar 3.1 Diagram alir pelaksanaan 25
Gambar 3.2 Konstruksi kulkas 2 (dua) pintu dengan variasi kondensor 14U 26
Gambar 3.3 Konstruksi kulkas 2 (dua) pintu dengan variasi kondensor 14U
(lanjutan)
26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
Gambar 3.4 Kompresor 27
Gambar 3.5 Kondensor 27
Gambar 3.6 Pipa kapiler 28
Gambar 3.7 Evaporator 28
Gambar 3.8 Fan 29
Gambar 3.9 Filter 29
Gambar 3.10 Pemotong pipa (tubbing cutter) 30
Gambar 3.11 Pengembang Pipa (flaring tool) 31
Gambar 3.12 Tang 31
Gambar 3.13 Alat Las 32
Gambar 3.14 Bahan Las 32
Gambar 3.15 Pompa Vakum 33
Gambar 3.16 Termokopel 33
Gambar 3.17 Clamp Meter 34
Gambar 3.18 Pressure Guage 35
Gambar 3.19 Termokopel 35
Gambar 3.20 Pengisian refrigeran R-134a 36
Gambar 4.1 Mesin yang diteliti (kulkas 2 (dua) pintu) 37
Gambar 4.2 Skematik mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu 38
Gambar 4.3 Termokopel dan alat penampil suhu digital 39
Gambar 4.4 Pengukur Tekanan 40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 4.5 Siklus kompresi uap pada P – h diagram 40
Gambar 4.6 Air (beban pendinginan) 41
Gambar 4.7 Tang Ampere 41
Gambar 5.1 Hubungan kerja kompresor dengan waktu 54
Gambar 5.2 Hubungan kalor yang diserap evaporator dengan waktu 55
Gambar 5.3 Hubungan kalor yang dilepas kondensor dengan waktu 56
Gambar 5.4 Hubungan COPaktual dengan waktu 57
Gambar 5.5 Hubungan COPideal dengan waktu 58
Gambar 5.6 Hubungan laju aliran massa dengan waktu 58
Gambar 5.7 Hubungan efisiensi dengan waktu 59
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Tabel untuk hasil pengukuran suhu, tekanan, arus dan voltage 42
Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 dan P2), suhu (T1 dan T3), suhu
benda, arus, voltage untuk mesin dengan 14U
44
Tabel 5.2 Hasil pengukuran tekanan (P1 an P2), suhu (T1 dan T3), suhu
benda, arus, voltage untuk mesin dengan 12U
45
Tabel 5.3 Hasil perhitungan Nilai Entalpi (h) di titik 1, 2, 3, 4, suhu kerja
kondensor dan suhu kerja evaporator untuk mesin dengan 14U
46
Tabel 5.4 Hasil perhitungan Nilai Entalpi (h) di titik 1, 2, 3, 4, suhu
kondensor dan suhu evaporator untuk mesin dengan 12U
47
Tabel 5.5 Hasil perhitungan karakteristik kulkas 2 (dua) pintu dengan
kondensor 14U
51
Tabel 5.6 Hasil perhitungan Karakteristik kulkas 2 (dua) pintu dengan
kondensor 12U
52
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
ABSTRAK
Kulkas mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan manusia
pada masa sekarang ini, terutama untuk keperluan rumah tangga. Kulkas
berfungsi untuk mengawetkan bahan makanan seperti sayur – sayuran, buah –
buahan, dan daging. Tujuan dari penelitian ini adalah (a) membuat model mesin
pendingin kulkas dua pintu, (b) mengetahui dan membandingkan karakteristik
kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan 12U, (c) mengetahui kerja kompresor
(d) kalor yang dilepas kondensor, (e) mengetahui kalor yang diserap evaporator,
(f) mengetahui nilai dan , (g) efisiensi dan (h) laju aliran
massa refrigeran dari mesin pendingin kulkas 2 pintu.
Mesin pendingin kulkas 2 pintu bekerja dengan siklus kompresi uap.
Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan kompresor jenis hermetik
yang berdaya HP, sedangkan kondensor menggunakan 14U dan menggunakan
12U, evaporator yang digunakan merupakan evaporator standar untuk mesin
kulkas 2 pintu serta menggunakan refrigeran R134a. Sedangkan beban
pendinginannya menggunakan air dengan volume sebesar 500 ml.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa (a) kulkas dua pintu berhasil dibuat
dan bekerja dengan baik dan bisa mendinginkan air dengan volume sebesar 500
ml secara merata selama 480 menit dengan suhu kerja evaporator – 17,22°C dan
suhu kerja kondensor sekitar 48,61°C. (b) Kerja kompresor persatuan massa
refrigeran ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 54,73 kJ/kg dan kondensor
14U 44,25 kJ/kg. (c) Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 199,12 kJ/kg dan
kondensor 14U 187,48 kJ/kg. (d) Energi kalor persatuan massa refrigeran yang
diserap oleh evaporator ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 144,39 kJ/kg
dan kondensor 14U 143,23 kJ/kg. (e) Koefisien prestasi aktual ( ) pada
kondensor 12U mempunyai nilai 2,64 dan kondensor 14U 3,24, dan koefisien
prestasi ideal ( ) pada kondensor 12U mempunyai nilai 4,07 dan
kondensor 14U 4,25. (f) Efisiensi kulkas dua pintu (%) pada kondensor 12U
mempunyai nilai 75% dan kondensor 14U 83%. (g) Laju aliran massa refrigeran
pada kondensor 12U mempunyai nilai 0,0033 kg/detik dan kondensor 14U 0,0039
kg/detik.
Kata kunci : Siklus kompresi uap, COP, efisiensi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada zaman sekarang teknologi mesin pendingin sangat mempengaruhi
kebutuhan manusia dan keadaan lingkungan. Kebutuhan manusia terhadap
mesin pendingin berawal dari keinginan untuk mengawetkan bahan makanan.
Fungsi mesin pendingin kemudian berkembang sehingga dapat digunakan
untuk kebutuhan lainnya. Seperti membuat es dan mengkondisikan udara.
Sebagian besar mesin pendingin menggunakan siklus kompresi uap di dalam
bekerjanya. Dalam rumah tangga mesin pendingin biasanya digunakan sebagai
pengawet makanan dan penyejuk ruangan. Mesin pendingin juga digunakan
untuk kebutuhan industri, kebutuhan rumah sakit dan kebutuhan rumah tangga.
Pada industri mesin pendingin dapat berfungsi sebagai penyejuk ruangan agar
orang yang bekerja pada kantor tersebut merasa nyaman dalam bekerja. Dapat
pula dipergunakan untuk mengawetkan bahan baku dan hasil produksi
(khususnya pada industri makanan dan minuman). Pada rumah sakit selain
untuk mendinginkan ruangan, mesin pendingin juga dapat berfungsi untuk
mengawetkan jenazah dan obat-obatan.
Selain dipergunakan pada industri, rumah sakit dan rumah tangga mesin
pendingin juga dipergunakan pada alat transportasi. Pada alat transportasi
mesin pendingin berguna untuk mendinginkan suhu udara dalam kendaraan
dan dapat juga mendinginkan peti kemas agar barang yang dibawa tidak rusak
dan dapat beku.
Fluida kerja yang digunakan di dalam mesin pendingin disebut
refrigeran. Jenis refrigeran yang umum digunakan pada saat ini adalah
refrigeran yang ramah terhadap lingkungan karena tidak mengandung
clorofluorocarbon (CFC) yang dapat merusak ozon, seperti R-134a.
Contoh mesin pendingin adalah kulkas, freezer, chest freezer, show case,
dispenser, cold storage, ice maker, dan AC. AC fungsinya sebagai penyejuk atau
pengondisi udara di dalam ruangan dan mengatur kelembaban udara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
ruangan. Kulkas, chest freezer, dan cold storage merupakan mesin pendingin
yang berfungsi menjaga kesegaran makanan yang berada di dalamnya. Dengan
adanya mesin-mesin pendingin tersebut diharapkan daging, ikan, buah-buahan
dapat bertahan lebih lama dan awet. Dengan adanya mesin pendingin orang
juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar melalui mesin
pendingin show case.
Mengingat pentingnya penggunaan mesin pendingin dan luasnya
pemakaian mesin pendingin, penulis tertarik untuk melakukan penelitian
terhadap mesin pendingin. Penulis memilih mesin pendingin kulkas 2 pintu
untuk di teliti. Karakteristik mesin pendingin kulkas 2 pintu yang ada di
pasaran tidak terinformasikan di name plate, oleh karena itu untuk
mengetahuinya di perlukan suatu penelitian.
1.2 Rumusan Masalah:
Mesin kulkas 2 pintu yang ada di pasaran tidak pernah mencantumkan
nilai COP dan efisiensi di name plate-nya. Informasi tentang karakteristik
kulkas 2 pintu sangat penting bagi pembeli untuk dapat memilih kulkas sesuai
dengan sebenarnya. Karenanya diperlukan informasi tentang karakteristik
mesin pendingin kulkas 2 pintu, seperti nilai Qin, Qout, Win, COP, efisiensi, dan
laju aliran massa refrigeran.
1.3 Batasan-batasan dalam pembuatan alat
Batasan-batasan dalam pembuatan mesin pendingin kulkas 2 pintu
adalah:
a. Refrigeran yang digunakan dalam kulkas 2 pintu adalah R-134a.
b. Komponen utama dalam kulkas 2 pintu adalah kompresor (hermetik ),
kondensor 14U dan 12U, filter kulkas 2 pintu, pipa kapiler (0,028 inch
sepanjang 1,5 m), evaporator kulkas 2 pintu, kipas, dan kotak pendingin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tentang mesin pendingin ini adalah:
a. Dapat membuat model mesin pendingin kulkas 2 pintu.
b. Membandingkan karakteristik kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan
12U.
c. Menghitung kerja kompresor, kalor yang diserap evaporator, kalor yang
dilepas kondensor, aliran massa refrigeran dari kulkas 2 pintu.
d. Menghitung COPaktual dan COPideal dari kulkas 2 pintu.
e. Menghitung efisiensi mesin pendingin kulkas 2 pintu.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
a. Mampu memahami dan membandingkan karakteristik kulkas 2 pintu
dengan kondensor 14U dan 12U.
b. Mendapat pengalaman membuat model mesin pendingin kulkas 2 pintu.
c. Dapat digunakan sebagai referensi tolok ukur bagi orang lain yang ingin
membuat mesin pendingin kulkas 2 pintu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Perpindahan Panas
Perpindahan panas atau heat transfer adalah ilmu yang memelajari
perpindahan energi karena adanya beda suhu. Kalor mengalir dari
temperatur tinggi ke temperatur rendah sampai terjadi kesetimbangan
temperature diantara kedua media. Mekanisme perpindahan panas ada 3
(tiga) jenis yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
2.1.1.1 Perpindahan panas konduksi
Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas dari tempat
yang bertemperatur tinggi ke temperatur rendah melalui media padat.
Contoh dari perpindahan panas konduksi adalah kalor yang mengalir pada
tembok seperti pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Perpindahan Panas Konduksi
Persamaan laju perpindahan panas konduksi dapat dihitung dengan
hukum Fourier dengan Persamaan (2.1).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Q = k x A x (ΔT/ Δx) (2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
q = Laju perpindahan panas (W)
k = Konduktivitas thermal bahan (W/m°C)
A = Luas penampang media (m2)
ΔT = Perbedaan suhu tinggi dengan suhu rendah (°C)
Δx = Tebal media (m)
2.1.1.2 Perpindahan panas konveksi
Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas dari
permukaan benda yang bertemperatur tinggi ke fluida sekitar permukaan
yang memiliki temperatur yang lebih rendah atau sebaliknya. Contohnya
adalah perpindahaan panas yang terjadi pada kondensor yang melepas kalor
ke udara sekitar.
Gambar 2.2 Perpindahan Panas Konveksi
Perpindahan panas konveksi dapat dihitung berdasarkan hukum
Newton tentang pendinginan dengan Persamaan (2.2).
Q = h x A x ( - Ts) (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
q = Laju perpindahan panas (W)
h = Koefisien perpindahan panas konveksi ( )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
A = Luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m2)
= Temperatur fluida (°C)
= Temperatur permukaan benda padat (°C)
Perpindahan panas konveksi dapat dibagi menjadi 2 jenis:
Perpindahan panas konveksi bebas
Perpindahan panas konveksi bebas adalah konveksi yang aliran fluida
pendinginnya bergerak tanpa adanya alat bantu yang menggerakan fluida.
Aliran fluida yang terjadi disebabkan karena adanya perbedaan massa jenis.
Perpindahan panas konveksi bebas pada kondensor kulkas 1 pintu panas
berpindah dari kondensor ke udara sekitar tanpa adanya kipas yang
membantu mengalirkan udara sekitar.
Perpindahan panas konveksi paksa
Perpindahan panas konveksi yang aliran fluida pendinginnya
digerakkan oleh alat bantu, seperti pompa, kipas, kompresor ataupun blower
sehingga perpindahan panas menjadi lebih cepat. Contoh perpindahan panas
konveksi paksa terjadi pada kondensor kulkas 2 pintu. Terdapat kipas yang
dipergunakan untuk menggerakkan udara di sekitar melalui.
2.1.1.3 Perpindahan panas radiasi
Selain perpindahan panas konduksi, dan konveksi ada pula
perpindahan panas secara radiasi. Perpindahan panas radiasi adalah
perpindahan panas yang terjadi karena pancaran atau sinar gelombang
elektro magnetik tanpa memerlukan media perantara. Contohnya adalah
seseorang yang sedang duduk dekat api unggun yang menyala yang
merasakan panas radiasi dari api unggun. Laju perpindahan kalor secara
radiasi dapat dihitung dengan Persamaan (2.3).
(2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
q = Laju perpindahan kalor (W)
ε = Emisivitas bahan
A = Luas permukaan (m2)
σ = Konstanta Stefan-Boltzman
Ts = Temperatur absolute permukaan
Tsur = Temperatur absolute sekitar
2.1.2 Beban Pendinginan
Beban pendinginan evaporator adalah besarnya energi panas yang
diserap oleh evaporator, panas yang diserap evaporator adalah panas yang
diserap dari benda-benda yang berada di dalam ruang evaporator yang akan
didinginkan evaporator.
Jenis beban pendingin dibagi menjadi 2, yaitu:
1. Panas sensibel (beban sensibel)
Panas sensibel adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu
benda akibat perubahan suhu. Contoh proses pendinginan air dari 100°C
sampai menjadi es 0°C. Panas yang dilepas air dari 100°C menjadi 0°C
(masih air) disebut panas sensibel (beban sensibel).
2. Panas laten (beban laten)
Panas laten adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu benda
karena adanya perubahan fase. Contoh jika air yang suhunya sudah 0°C jika
didinginkan lagi akhirnya menjadi es. Pada suhu 0°C tidak terjadi perubahan
suhu tetapi perubahan fase. Panas yang diserap disini disebut panas laten
(beban laten).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
2.1.3 Proses Perubahan Fase
Perubahan fase terjadi pada temperatur yang tetap. Contohnya cair
menjadi padat, cair menjadi uap, padat menjadi cair, dan seterusnya. Pada
sistem kompresi uap kulkas 2 (dua) pintu terjadi 2 proses perubahan fase
yaitu penguapan (cair menjadi gas), dan proses pengembunan (gas menjadi
cair).
2.1.3.1 Proses Penguapan (evaporasi)
Penguapan berarti perubahan fase dari cair menjadi gas. Pada mesin
pendingin kulkas 2 (dua) pintu proses penguapan terjadi pada evaporator.
Pada proses penguapan diperlukan panas. Untuk menguapkan refrigeran
panas dapat diambil dari udara di sekitar evaporator.
2.1.3.2 Proses Pengembunan (kondensasi)
Pengembunan adalah perubahan fase dari gas menjadi cair. Pada
mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu proses pengembunan terjadi pada
kondensor. Pada proses pengembunan terjadi pelepasan panas refrigeran ke
udara sekitar kulkas 2 (dua) pintu.
2.1.4 Mesin Pendingin Kulkas 2 (dua) pintu
Salah satu contoh gambar mesin pendingin kulkas 2 pintu dapat
dilihat pada Gambar 2.3. Evaporator kulkas terletak di sisi atas, sedangkan
kondensor, kompresor dan pipa kapiler terletak di posisi bawah kulkas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.3 Sketsa Mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu
Mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu adalah alat untuk mendinginkan
suatu ruang kecil untuk mendinginkan atau mengawetkan makanan. Pada
kulkas 2 (dua) pintu menggunakan siklus kerja kompresi uap. Refrigeran
yang digunakan adalah R-134a. Refrigeran berfungsi sebagai fluida kerja
yang mengalir pada tiap komponen utama dalam mesin pendingin kulkas 2
(dua) pintu. Komponen utama pada mesin pendingin kulkas 2 (dua) pintu
adalah (a) Kompresor, (b) Kondensor, (c) Filter, (d) Pipa kapiler, (e)
Evaporator, (f) kipas, (g) Refrigeran:
a. Kompresor
Kompresor adalah alat untuk meningkatkan tekanan refrigeran. Cara
kerja kompresor adalah menghisap refrigeran lalu mendorongnya dengan
piston untuk diteruskan ke pipa yang menuju kondensor. Kompresor terbagi
menjadi 3 (tiga) jenis yaitu kompresor hermatic, semi-hermatic, open type.
Kompresor hermatic adalah kompresor yang poros engkol dan motor
penggeraknya dalam satu casing kompresor. Kompresor semi-hermatic
adalah kompresor yang poros engkol dan motor penggeraknya terpisah
tetapi masih dalam satu kompresor. Kompresor open type adalah kompresor
yang poros penggeraknya terpisah dengan motor listriknya. Tidak dalam
satu casing, sehingga memerlukan belt untuk menggerakan kompresor dari
motor listriknya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.4 Kompresor hermatic
Keuntungan kompresor hermatic adalah bentuknya yang kecil
karena poros kompresor dengan motor listriknya dalam satu casing,
harganya lebih murah dari pada kompresor jenis lain, tidak berisik, tidak
menghasilkan getaran yang kuat dan tidak memakai tenaga penggerak dari
luar.
Kekurangan kompresor hermatic adalah jika bagian dalam
kompresor yang rusak maka harus merusak casingnya, minyak pelumas
kompresor hermatic susah diperiksa.
Gambar 2.5 Kompresor semi-hermatic
Kelebihan kompresor semi-hermatic adalah bentuknya kecil,
perawatan lebih mudah dari pada kompresor hermatic, tidak perlu
memotong casing kompresor untuk memperbaiki bagian kompresor, tidak
memakai tenaga penggerak dari luar, tidak berisik dan tidak menghasilkan
getaran yang kuat.
Kekurangan kompresor semi-hermatic adalah masih terlalu besar
untuk kulkas 2 pintu, harganya mahal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Gambar 2.6 Kompresor open type
Kelebihan kompresor open type adalah jika pada motornya rusak
dapat diperbaiki motornya saja, rpm kompresor dapat diatur dengan
menggunakan puli, minyak kompresor mudah diperiksa, jika tidak ada
listrik kompresor open type dapat dihidupkan dengan menggunakan tenaga
diesel atau motor bensin.
Kekurangan kompresor open type adalah bentuknya paling besar dari
kompresor jenis lain, bobotnya paling berat dari kompresor jenis lain,
harganya paling mahal.
b. Kondensor
Kondensor adalah alat untuk melepas kalor dari refrigeran yang
masuk dari kompresor. Pada kondensor terjadi proses penurunan suhu,
kondensasi dan pendinginan lanjut. Di dalam kondensor terjadi perubahan
fase dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh, gas jenuh menjadi cair jenuh
dan cair jenuh menjadi cair lanjut yang disertai penurunan suhu di
pendinginan lanjut.
Gambar 2.7 Kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Macam-macam kondensor dibagi menjadi 2 jenis: kondensor
bersirip, dan kondensor biasa. Pada sebuah mesin pendingin pemakaian
kondensor disesuaikan pada kegunaan (kulkas menggunakan kondensor
biasa dan AC menggunakan kondensor bersirip).
c. Filter
Filter adalah alat untuk menyaring kotoran yang dibawa oleh
refrigeran sebelum memasuki pipa kapiler. filter dapat menyaring kotoran
hasil pengelasan, hasil korosi, dan air yang terkandung dalam refrigeran.
Gambar 2.8 Filter
d. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah pipa untuk menurunkan tekanan dari refrigeran
karena diameter pipa yang kecil sehingga terjadi hambatan yang dapat
menurunkan tekanan refrigeran sebelum masuk kedalam evaporator. Suhu
refrigeran menurun.
Gambar 2.9 Pipa kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Panjang pipa kapiler yang biasa digunakan pada mesin pendingin
kulkas adalah 1,5 m dengan diameter 0,028 inch. Bahan pipa kapiler terbuat
dari tembaga. Selain pipa kapiler ada pula katub ekspansi yang sering
digunakan di AC.
e. Evaporator
Evaporator adalah alat untuk menyerap kalor dari ruang yang akan
didinginkan. Pada evaporator terjadi perubahan fase refrigeran dari
campuran cair jenuh menjadi gas panas lanjut tanpa adanya perubahan suhu,
dan perubahan fase dari gas menjadi gas panas lanjut yang disertai dengan
peningkatan suhu pada pemanasan lanjut.
Gambar 2.10 Evaporator
Jenis-jenis evaporator ada 2 yaitu evaporator bersirip dan evaporator
jenis plat. Beda evaporator bersirip dan evaporator pipa berplat fungsi dan
bentuknya. Fungsi evaporator bersirip adalah untuk mendinginkan udara,
evaporator plat pada kulkas 1 pintu untuk mendinginkan beban pendingin
yang bersentuhan dengan evaporator oleh karena itu evaporator bersirip
terdapat rongga dan sirip agar udara yang melewati evaporator dapat
bersentuhan dengan evaporator. Evaporator jenis pipa berplat kulkas 1 pintu
berbentuk plat agar dapat menampung barang yang menjadi beban
pendingin.
f. Kipas
Kipas adalah alat untuk menghembuskan dan mensirkulasikan udara
dingin dari evaporator. Pada kulkas 2 pintu udara dingin yang dihembuskan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
yang akan mendinginkan benda-benda yang akan didinginkan atau
dibekukan di dalam ruang evaporator.
Gambar 2.11 Kipas
g. Refrigeran
Pada suatu sistem pendingin kompresi uap refrigeran adalah bagian
yang penting dalam fluida yang digunakan. Refrigeran berfungsi sebagai
cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan melepas kalor di kondensor.
Refrigeran yang biasa digunakan pada mesin pendingin kulkas 2 pintu
adalah R-134a. Sifat R-134a adalah tidak merusak lapisan ozon, titik didih
R-134a -30°C, rumus molekul CH2FCF3.
Refrigeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus
kompresi uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :
- Tidak beracun.
- Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang dipakai pada
mesin pendingin.
- Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak
pelumas, udara dan sebagainya.
- Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
- Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar kalor yang diserap
evaporator besar.
- Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi.
Secara khusus sifat dari refrigeran R-134a adalah:
- Tidak mudah terbakar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
- Tidak merusak lapisan ozon.
- Tidak beracun, berwarna, dan berbau.
- Mudah diperoleh.
- Memiliki kestabilan yang tinggi.
Perbedaan kulkas 1 pintu dengan kulkas 2 pintu adalah bentuk kulkas 2
pintu terdapat 2 pintu (termasuk pintu freezer). Pintu pertama dari Kulkas 2
pintu untuk membuka ruang pendingin kulkas yang di dalamnya berisi benda-
benda atau bahan makanan yang akan didinginkan. Pintu kedua untuk
membuka ruang freezer. Tujuan dibuat 2 pintu adalah agar freezer tidak sering
kemasukan udara sekitar ketika pintu ruang pendingin sering dibuka. Untuk
kulkas 1 pintu hanya memiliki 1 pintu saja yaitu sebagai pintu freezer, sehingga
ketika ruang pendingin dibuka, ruang freezer tidak ikut terbuka, sehingga di
ruang freezer mudah terbentuk bunga es.
Dari cara kerjanya, kulkas 2 pintu menggunakan udara dingin yang
disirkulasikan melalui evaporator ke ruang pendingin menggunakan kipas.
Evaporator kulkas 2 pintu berfungsi untuk mendinginkan udara dalam ruang
pendingin sedangkan evaporator kulkas 1 pintu langsung menyerap kalor yang
menjadi beban pendinginan.
Daya listrik yang digunakan pada kulkas 1 lebih hemat dari pada kulkas
2 pintu karena pada kulkas 2 pintu beban komponen yang menggunakan listrik
lebih banyak dari pada 1 pintu. Contohnya heater pada kulkas 2 pintu yang
menyala selama 15 menit setiap 7 jam dan kipas pada kulkas 2 pintu untuk
mensirkulasikan udara dalam ruang pendingin agar dapat melewati evaporator.
Komponen yang digunakan pada kulkas 1 pintu sama dengan kulkas 2
pintu hanya kulkas 2 pintu ada tambahan kipas untuk mensirkulasikan udara di
dalam ruang pendingin dan kebanyakan kulkas 2 pintu menggunakan
kondensor bersirip dengan ditambah kipas yang mengalirkan udara panas
melalui atas bak penampung air hasil pencairan bunga es agar air dari
pencairan bunga es dapat menguap, jadi konsumen tidak perlu membuang air
hasil pencairan bunga es.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Contoh mesin pendingin kulkas 2 pintu yang ada di pasaran adalah sebagai
berikut:
Gambar 2.12 Mesin Pendingin Kulkas 2 (dua) pintu
Dimensi : 1090 mm x 560 mm x 535 mm
Evaporator : Aluminium pipe OD8 x t 1,0 mm
Capilary pipe : 1500 mm
Condensor : Steel Pipe 21000 mm
Kompresor : Panasonic SF48C10RAX. 220V/50Hz,139W
Refrigeran : R-134a, 100 gram
Temperature Control : Automatic (Adjustable)
2.1.5 Cara Kerja Mesin Pendingin Kulkas 2 pintu
Cara kerja mesin pendingin kulkas 2 pintu adalah dengan menggunakan
siklus kompresi uap. Refrigeran ditekan oleh kompresor, dari kompresor masuk
kondensor untuk membuang panas, mengalir lagi ke filter untuk menyaring
kotoran-kotoran yang terbawa refrigeran sebelum memasuki pipa kapiler. Pada
pipa kapiler tekanan dan temperatur refrigeran diturunkan, selanjutnya
refrigeran mengalir masuk ke evaporator sehingga membuat suhu evaporator
rendah. Pada evaporator ada udara yang dialirkan menggunakan fan untuk
mendinginkan ruang pendingin. Setelah melewati evaporator refrigeran
mengalir lagi masuk ke kompresor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
2.1.6 Siklus Kompresi Uap
Dari berbagai jenis sistem refrigerasi, siklus kompresi uaplah yang
paling banyak digunakan pada mesin pendingin kulkas 2 pintu. Komponen
utama yang digunakan pada siklus kompresi uap adalah kompresor,
kondensor, pipa kapiler, evaporator. Skema siklus kompresi uap dapat
dilihat pada Gambar 2.13, Gambar 2.14, Gambar 2.15.
Gambar 2.13 Skema siklus kompresi uap
Gambar 2.14 Siklus kompresi uap dengan pendinginan lanjut dan
pemanasan lanjut pada p-h diagram
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan
pendinginan lanjut pada diagram T-s
Proses-proses pada siklus kompresi uap tersusun atas:
a. Proses 1 - 2 (Proses kompresi)
Proses kompresi dilakukan oleh kompresor. Refrigeran berbentuk
gas bertekanan rendah masuk kompresor lalu ditekan oleh kompresor
sehingga tekanan refrigeran meningkat menjadi bertekanan tinggi. Proses
kompresi berlangsung secara isentropic.
b. Proses 2 - 2a (Proses penurunan suhu)
Proses ini terjadi sebelum masuk kondensor. Pada proses ini
refrigeran berbentuk gas menjadi gas jenuh disertai dengan penurunan suhu.
c. Proses 2a - 2b (Proses kondensasi)
Proses ini berlangsung pada kondensor. Refrigeran bertemperatur
tinggi masuk kondensor untuk melepaskan kalor sehingga terjadi proses
perubahan fase. Dalam proses ini terjadi perubahan fase dari gas jenuh
menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada tekanan tinggi yang tetap dan
temperatur yang tetap pula.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
d. Proses 2b - 3 (Proses pendinginan lanjut)
Pendinginan lanjut adalah proses untuk mengondisikan agar
refrigeran yang keluar dari kondensor benar-benar dalam kondisi cair.
Proses ini diperlukan agar refrigeran yang masuk kedalam pipa kapiler
tidak bercampur dengan gas yang dapat menyebabkan timbulnya masalah
pada sistem pendingin. Jika refrigeran berbentuk cairan utuh maka akan
memudahkan refrigeran mengalir pada pipa kapiler. Penurunan suhu terjadi
pada proses ini. Suhu refrigeran lebih rendah dari suhu refrigeran saat
mengembunkan di kondensor.
e. Proses 3 - 4 (Proses penurunan tekanan dan penurunan suhu)
Pada proses ini refrigeran dalam fase cair masuk kedalam pipa
kapiler agar tekanannya menurun karena diameter pipa yang kecil, sehingga
terjadi hambatan yang melawan tekanan dari refrigeran. Karena diameter
pipa yang sangat kecil maka terjadi penurunan tekanan, akibat adanya
penurunan tekanan terjadi pula penurunan suhu.
f. Proses 4 - 1a (Proses evaporasi)
Pada proses ini refrigeran memasuki evaporator untuk menyerap
kalor pada ruang yang akan didinginkan. Pada proses ini terjadi perubahan
fase dari campuran cair dan gas menjadi gas jenuh.
g. Proses 1a – 1 (Proses pemanasan lanjut)
Pemanasan lanjut adalah proses untuk mengondisikan agar refrigeran
yang keluar dari evaporator benar-benar dalam bentuk gas sebelum
memasuki kompresor. Jika refrigeran masuk kedalam kompresor dalam
bentuk cair maka akan dapat merusak kompresor. Dengan adanya
pemanasan lanjut maka nilai Qin akan meningkat dan COP juga akan
meningkat.
Untuk mendapatkan karakteristik kulkas 2 (dua) pintu diperlukan
persamaan-persamaan perhitungan untuk menghitung Win, Qout, Qin,
efisiensi, COP dan laju aliran massa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
a. Kerja kompresor (win)
Besarnya kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung
dengan Persamaan (2.4).
(2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
= Kerja kompresor
= Enthalpy saat masuk kompresor
= Enthalpy saat keluar kompresor
b. Kalor yang dilepas kondensor (Qout)
Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.5).
(2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
= Kalor yang dilepas kondensor
= Enthalpy saat keluar kondensor
= Enthalpy saat keluar kondensor
c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.6).
(2.6)
Pada Persamaan (2.6) :
= Kalor yang diserap evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
= Enthalpy saat keluar evaporator
= Enthalpy saat masuk evaporator
d. COP (Coefficient Of Performance)
COP dari kulkas 2 pintu dapat dihitung dengan Persamaan (2.7) dan
(2.8).
(2.7)
COP ideal = (2.8)
Pada Persamaan (2.7) dan (2.8) :
COP ideal : koefisien prestasi maksimum kulkas 2 pintu
: koefisien prestasi aktual kulkas 2 pintu
Te : suhu evaporator (K)
Tc : suhu kondensor (K)
COP digunakan untuk mengetahui performa dari siklus kompresi uap.
Semakin tinggi nilai COP maka semakin baik pula siklus kompresi uapnya.
COP sendiri tidak memiliki satuan karena merupakan hasil pembandingan
antara kalor yang diserap evaporator dengan kerja kompresor.
e. Efisiensi
Efisiensi adalah besarnya tingkat efektifitas pada kulkas 2 pintu, yang
dapat dihitung dengan Persamaan (2.9).
Efisiensi = (2.9)
f. Laju aliran massa
Laju aliran massa adalah laju massa per satu satuan waktu, yang dapat
dihitung dengan Persamaan (2.10).
= = (2.10)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
Pada Persamaan (2.10) :
: laju aliran massa refrigeran
V : Voltase kompresor (V)
I : Arus kompresor (ampere)
P : Daya kompresor
Dengan bantuan p-h diagram maka dapat diketahui nilai enthalpi di
setiap keadaan pengujian siklus kompresi uap. Pada penelitian ini digunakan
refrigeran 134a. P-h diagram untuk refrigeran 134a disajikan pada Gambar
2.16.
Gambar 2.16 P-h diagram refrigeran 134a
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
2.1.7 Isolator
Isolator digunakan untuk mencegah terjadinya perpindahan kalor dari
ruang yang akan didinginkan. Isolator yang baik adalah benda yang memiliki
konduktivitas thermal yang rendah, dan tidak mudah menghantarkan panas.
Pada penelitian ini digunakan media gabus sebagai isolator karena gabus tahan
terhadap suhu dingin. Sifat-sifat gabus adalah sebagai berikut:
1. Memiliki massa jenis =
2. Memiliki kalor jenis =
3. Memiliki nilai konduktifitas thermal bahan =
2.2 Tinjauan Pustaka
Anwar (2010) telah melakukan penelitian tentang efek beban
pendinginan terhadap performa sistem mesin pendingin. Penelitian tersebut
bertujuan: (a) membahas efek beban pendinginan terhadap kinerja sistem mesin
pendingin meliputi kapasitas refrigerasi (b) menghitung koefisien prestasi
mesin pendingin (c) waktu pendinginan yang ideal pada mesin ini. Penelitian
ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut: (a) beban pendinginan
menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang
pendingin (b) data dianalisi secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan
focus model 802 (c) data dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen
dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus. Dari hasil
penelitian didapatkan: (a) peningkatan beban pendinginan menyebabkan
koefisien prestasi sistem pendingin akan membentuk kurva parabola (b)
performa optimum pada pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu
200 watt dengan cop sebesar 2,64 (c) waktu pendinginan diperoleh paling lama
pada beban pendingin yang paling tinggi (bola lampu 400 watt).
Handoyo dan Lukito (2002) telah melakukan penelitian tentang analisa
pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada line suction terhadap performansi
mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a) membahas pengaruh usaha
melilitkan pipa kapiler pada line suction (b) menghitung performansi mesin
pendingin tersebut (c) menghitung waktu pendinginan. Penelitian ini dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
dengan batasan-batasan sebagai berikut : (a) mesin pendingin yang digunakan
adalah kulkas 2 pintu (b) beban pendinginan yang digunakan air. Dari hasil
penelitian didapatkan (a) pipa kapiler yang dililitkan pada line suction dapat
meningkatkan nilai COP kulkas 2 pintu (b) waktu pendinginan tidak banyak
perubahan.
Wilis (2013) telah melakukan penelitian tentang penggunaan refrigeran
R-22 dan R-134a pada mesin pendingin. Penelitian tersebut bertujuan: (a)
menghitung prestasi kerja refrigeran R-22 yang dibandingkan dengan
refrigeran R-134a (b) membahas refrigeran yang lebih ramah lingkungan antara
R-22 dengan R-134a. Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai
berikut: (a) refrigeran yang digunakan R-22 dan R-134a (b) menggunakan
mesin pengkondisian udara dengan motor penggerak kompresor berkapasitas 2
HP. Dari hasil penelitian didapatkan: (a) refrigeran R-22 dari segi prestasi
kerjanya lebih baik dari R-l34a, tetapi tidak ramah lingkungan (b) refrigeran R-
l34a lebih ramah lingkungan, tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R-22.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1 Pembuatan Alat
Langkah pembuatan alat didasarkan pada diagram alir seperti yang tersaji
pada Gambar 3.1.
Tidak baik
Baik
Gambar 3.1 Diagram Alir Pelaksanaan
Pembahasan, Kesimpulan dan Saran
Mulai
Perancangan mesin pendingin kulkas 2 pintu
Penyambungan komponen-komponen kulkas 2 pintu
Persiapan komponen-komponen kulkas 2 pintu
Uji coba
Pemvakuman kulkas 2 pintu
Selesai
Pengolahan data Qin, Qout, Win, COP, efisiensi dan laju aliran
massa
Pengisian Refrigeran 134a
Pengambilan data P1, P2, T1, T3, I, Voltase dan Tbenda
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
3.2 Alat dan Bahan
Mesin pendingin beserta bagian-bagiannya disajikan pada Gambar 3.2 dan
Gambar 3.3.
Gambar 3.2 Konstruksi kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan 12U
Gambar 3.3 Konstruksi kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U dan 12U
a
b c
d
e
f
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Keterangan untuk Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.
a. Kompresor
b. Kondensor
c. Evaporator
d. Pipa Kapiler
e. Fan
f. Filter
Mesin pendingin kulkas 2 pintu memiliki komponen-komponen: (a) Kompresor,
(b) Kondensor, (c) Evaporator, (d) Pipa kapiler, (e) Fan, (f) filter.
a) Kompresor
Kompresor berfungsi meningkatkan tekanan refrigeran dan menghisap
sekaligus memompa refrigeran sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refrigeran
yang mengalir pada pipa-pipa mesin pendingin. Pada alat mesin pendingin yang
dibuat menggunakan kompresor hermetik merek Toshiba dengan daya dan
Voltase 220 V. Gambar 3.4 memperlihatkan kompresor yang digunakan dalam
pembuatan mesin pendingin.
Gambar 3.4 Kompresor
b) Kondensor
Kondensor berfungsi melapaskan kalor refrigeran. Kondensor yang
digunakan dalam pembuatan mesin pendingin adalah jenis pipa dengan jari-jari
penguat. Pada percobaan ini kondensor yang digunakan adalah kondensor 12U
dan kondensor 14U. Lebar 45 cm dengan diameter pipa 3 mm. Jarak antar sirip
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
3,5 cm, diameter sirip 1,4 mm, bahan pipa dan sirip terbuat dari besi, panjang
pipa. Gambar 3.5 memperlihatkan kondensor yang digunakan dalam pembuatan
alat mesin pendingin.
Gambar 3.5 Kondensor
c) Pipa kapiler
Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter 0,7 mm
atau 0,028 inch dan bahan yang digunakan tembaga. Gambar 3.6 memperlihatkan
pipa kapiler yang digunakan.
Gambar 3.6 Pipa Kapiler
d) Evaporator
Evaporator yang digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin ini
adalah jenis pipa bersirip. Evaporator berfungsi menyerap kalor beban
pendinginan. Bahan evaporator adalah tembaga, diameter pipa evaporator 5 mm,
bahan sirip adalah seng dengan tebal 0,5 mm, jarak sirip 1 cm, dengan jumlah
sirip 20 buah. Gambar 3.7 memperlihatkan evaporator yang digunakan dalam
pembuatan alat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 3.7 Evaporator
e) Fan
Fan adalah kipas yang mengalirkan udara yang akan melewati evaporator
karena pada kulkas 2 pintu proses pendinginannya menggunakan udara dingin
yang disemprotkan pada ruang pendingin melalui evaporator. ukuran kipas 120 x
120 x 38 mm, Voltase 220-240 V dan arus 0.14 A.
Gambar 3.8 Fan
f) Filter
Dalam membuat mesin pendingin harus menggunakan filter untuk
menyaring kotoran agar tidak masuk ke dalam sebuah sistem pendingin dan
masuk ke dalam kompresor. Filter yang digunakan memiliki dimensi panjang 8,5
cm, diameter 19 mm dan bahan filter terbuat dari tembaga. Terdapat 1 saluran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
masuk dan 1 saluran keluar. Gambar 3.9 memperlihatkan gambar filter yang
digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin.
Gambar 3.9 Filter
3.3 Peralatan Penunjang pembuatan alat dan Penelitian
Dalam pembuatan mesin pendingin digunakan beberapa peralatan
penunjang diantaranya:
a) Pemotong Pipa (Tubbing cutter)
Tubbing cutter fungsinya untuk memotong pipa-pipa pada mesin
pendingin agar potongan yang dihasilkan bias rata dan kotoran dari tembaga tidak
banyak. Untuk memotong pipa dengan Tubbing cutter yaitu pipa dimasukan
antara roller dan cutting wheel lalu tangkai dari Tubbing cutter diputar 360°, lebih
jelasnya ditunjukkan pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Pemotong pipa (tubbing cutter)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
b) Pengembang pipa (flaring tool)
Flaring tool fungsinya untuk mengembangkan ujung pipa agar dapat
disambung dengan sambungan berulir. Flaring tool terdiri dari 2 buah blok ini
membentuk lubang dengan bermacam-macam ukuran pipa yang dapat diselipkan.
Selain itu flaring tool juga mempunyai sebuah joke yang terdiri kaki-kaki yang
dapat diselipkan pada blok yang mempunyai sebuah baut pada bagian atasnya
dengan batang yang dapat diputar, sedangkan pada ujung lain pada bagian bawah
diberi sebuah flare cone yang berbentuk kerucut dengan sudut 45° untuk menekan
dan mengembangkan ujung pipa.
Gambar 3.11 Pengembang Pipa (flaring tool)
c) Tang
Tang adalah alat yang digunakan untuk mencengkram, memotong, dan
memutar kawat atau tabel. Dalam pembuatan mesin pendingin ini tang berfungsi
untuk menjapit pipa pada saat pengelasan, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar
3.12.
Gambar 3.12 Tang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
d) Alat Las
Fungsinya alat las untuk menyambungkan pipa-pipa pada mesin
pendingin. Bila hasil pengelasan kurang bagus bias berakibat kebocoran dalam
sambungan. Proses pengelasan juga berpengaruh penting dalam pembuatan mesin
pendingin, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Alat las
e) Bahan Las
Bahan las yang digunakan untuk menyambung pipa-pipa mesin pendingin
yaitu berupa perak dan borak. Penggunaan bahan borak diperlukan untuk
penyambungan tembaga dengan besi, agar hasil pengelasan lebih baik. Bahan
perak digunakan untuk mengelas pipa tembaga dengan tembaga. Lebih jelasnya
seperti ditunjukan pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Bahan Las
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
f) Pompa Vakum
Pompa vakum fungsinya untuk mengosongkan atau menghilangkan gas-
gas yang tidak perlu seperti udara dan uap air di dalam sistem mesin pendingin.
Hal ini dilakukan agar tidak mengganggu kerja mesin pendingin saat
dioperasikan, lebih jelasnya seperti ditunjukan pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Pompa Vakum
g) Termokopel
Termokopel adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan suhu
besaran entalpi refrigerant sebagai data yang dibutuhkan. Jenis termokopel yang
digunakan adalah Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy)/ Alumel (Ni-Al alloy)). Prinsip
kerjanya ujung kabel ditemperlkan pada bagian yang akan diukur kemudian
sensor akan secara otomatis bekerja dan hasilnya ditampilkan pada layar digital,
seperti ditunjukan pada Gambar 3.16.
Gambar 3.16 Termokopel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
h) Clamp Meter
Clamp meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus dan
temperatur. Penggunaan alat ukur clamp meter dalam pengambilan data yaitu
untuk mengukur kuat arus kompresor. Jenis clamp meter yang digunakan adalah
model KS-88. Prinsip kerjanya clamp meter dijepitkan ke antara kabel kompresor
kemudian sensor secara otomatis akan bekerja dan hasilnya akan ditampilkan
pada layar digital, seperti Gambar 3.17.
Gambar 3.17 Clamp Meter
i) Pressure Guage
Pressure Guage digunakan untuk mengukur tekanan refrigerant baik pada
saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Pada mesin pendingin ini dipasang 2
Pressure Guage pada tekanan keluar kompresor dan tekanan masuk (isap)
kompresor. Pressure Guage yang digunakan ada 2 jenis seperti pada Gambar
3.18.
- Tekanan 0-220 Psi (dipasang pada pipa masuk kompresor, berwarna biru).
- Tekanan 0-500 Psi (dipasang pada pipa keluar kompresor, berwarna
merah).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Gambar 3.18 Pressure Guage
3.4 Proses pemvakuman
Setelah proses penyambungan selesai, sebuah rangkaian mesin pendingin
standar sudah berbentuk. Proses selanjutnya yang harus dilakukan adalah
pemvakuman. Proses pemvakuman menggunakan pompa vakum dengan tujuan
untuk mengosongkan atau menghilangkan udara yang ada di dalam pipa-pipa
mesin pendingin. Pada proses pemvakuman dapat dilihat juga apakah sebuah
rangkaian sistem pendingin yang dibuat mengalami kebocoran pada saat proses
penyambungan. Untuk mengetahui terjadinya kebocoran, busa sabun dioleskan
pada pipa-pipa atau sambungan. Apabila terdapat gelembung-gelembung udara
pada bagian yang di olesi busa sabun, dapat dipastikan rangkaian mesin pendingin
terjadi kebocoran. Untuk proses pemvakuman lebih jelasnya dapat dilihat pada
Gambar 3.19.
Gambar 3.19 Proses Pemvakuman
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
3.5 Proses Pengisian Freon
Setelah rangkaian mesin pendingin dalam kondisi vakum, proses
selanjutnya adalah pengisian refrigeran. Jenis refrigeran yang digunakan dalam
mesin pendingin yang dibuat adalah R-134a. Saat proses pengisian berlangsung
tekanan pada preasure gauge warna biru (tekanan rendah) akan naik dan
menunjuk angka 50 psi. proses pengisian refrigeran melalui selang yang
dihubungkan ke dalam dob yang terhubung pada kompresor. Proses pengisian
refrigeran hampir sama dengan proses pemvakuman, tapi pada saat proses
pengisian tidak menggunakan alat pompa vakum melainkan menggunakan tabung
refrigeran. Untuk pengisian refrigeran lebih jelasnya dapat dilihat pada
Gambar3.20.
Gambar 3.20 Pengisian refrigeran R-134a
3.6 Proses Uji Coba
Pada proses uji coba ini alat diuji dengan cara dinyalakan selama 1 jam.
Apakah alat sudah dapat bekerja dengan baik atau tidak. Jika terjadi kerusakan
maka harus memperbaiki lagi tiap komponennya. Maka kembali ke proses
penyambungan lagi. Jika sudah berhasil dapat memulai pengambilan data P1, P2,
T1, T3, I, Voltase dan Tbenda.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Mesin yang Diteliti
Mesin yang diteliti adalah kulkas 2 pintu dengan mempergunakan
kondensor 14U dan 12U. Evaporator yang digunakan adalah evaporator standar
kulkas 2 pintu dengan kompresor berdaya HP, dengan panjang pipa kapiler 150
cm. Gambar 4.1 menyajikan mesin yang diteliti.
Gambar 4.1 Mesin yang diteliti (kulkas 2 pintu)
4.2 Skematik Mesin Pendingin yang Diteliti
Gambar 4.2 menyajikan skematik dari mesin pendingin kulkas 2 pintu
yang diteliti. Dalam skematik ini ditentukan posisi titik-titik yang dipasang
termokopel, alat ukur tekanan (pressure gauge), dan tang ampere. Alat ukur suhu
refrigeran di tempatkan sebelum masuk kompresor dan di tempatkan sebelum
masuk pipa kapiler. Alat ukur tekanan refrigeran di tempatkan sebelum masuk
kompresor dan setelah keluar kompresor. Tang ampere ditempatkan pada kabel
kompresor yang mendapat arus listrik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Gambar 4.2 Skematik mesin pendingin kulkas 2 pintu
Keterangan pada Gambar 4.2:
Titik 1 : Tempat pemasangan termokopel 1 (T1) dan alat ukur tekanan P1
Titik 2 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan P2
Titik 3 : Tempat pemasangan termokopel 2 T3
Titik 4 : Tempat pemasangan tang ampere
4.3 Variasi Penelitian
Variasi di dalam penelitian ini adalah panjang pipa kondensor yang
dipergunakan pada mesin pendingin: (a) kondensor dengan 14U dan (b)
kondensor dengan 12 U.
4.4 Alat Bantu Penelitian
Proses penelitian kulkas 2 pintu membutuhkan alat-alat yang dipergunakan
untuk membantu pengujian kulkas 2 pintu tersebut. Alat-alat bantu tersebut adalah
termokopel dan alat penampilnya, air, pengukur tekanan, serta, P-h diagram.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
1. Termokopel dan Alat penampil suhu digital
Termokopel mempunyai fungsi sebagai sensor suhu yang digunakan untuk
mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan dengan listrik. Alat
penampil suhu digital mempunyai fungsi sebagai alat yang memperlihatkan nilai
suhu yang diukur.
(a) Termokopel (b) Penampil suhu digital
Gambar 4.3 Termokopel dan alat penampil suhu digital
2. Pengukur Tekanan
Pengukur tekanan (pressure gauge) mempunyai fungsi untuk mengetahui
nilai tekanan refrigeran. Pengukur tekanan berwarna merah untuk mengukur
tekanan tinggi, sedangkan yang berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah.
Hasil pengukuran tekanan refrigeran merupakan “tekanan pengukuran”, bukan
tekanan absolut. Hasil pengukuran tekanan pengukuran ditambah 14,7 psi
menyatakan tekanan absolut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Gambar 4.4 Pengukur Tekanan
3. P – h diagram
P–h diagram mempunyai fungsi untuk menggambarkan siklus kompresi
uap mesin pendingin. Dengan P- h diagram, dapat diketahui nilai entalpi di setiap
titik yang diteliti, terutama di titik 1, 2, 3, 4, suhu kerja kondensor dan suhu kerja
evaporator.
Gambar 4.5 Siklus kompresi uap pada P – h diagram
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
4. Air
Air mempunyai fungsi sebagai beban pendinginan pada mesin pendingin
yang dipergunakan dalam penelitian.
Gambar 4.6 Air (beban pendinginan)
5. Tang Ampere
Tang ampere adalah alat untuk mengukur arus listrik. Cara penggunaannya
adalah kabel yang akan diukur di lewatkan pada lobang tang ampere, setelah
dilewatkan lobang tang ampere maka digital tang ampere akan membaca arus
yang melintas pada kabel.
Gambar 4.7 Tang Ampere
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
4.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang
Sudah Ditentukan
Untuk mendapatkan data–data hasil penelitian dipergunakan alat ukur
termokopel, alat ukur tekanan dan tang ampere. Pengukuran suhu, tekanan, arus
dan voltage dilakukan setiap 15 menit. Hasil penelitian disajikan pada tabel
seperti terlihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Tabel untuk hasil pengukuran suhu, tekanan, arus dan voltage
No Waktu t
(menit)
P1
(psia)
P2
(psia)
T1
(°F)
T3
(°F)
Tbenda
(°F)
I
(A)
V
(V)
1 15
2 30
3 45
4 60
5 75
6 90
7 105
8 120
9 135
10 150
11 165
12 180
13 195
14 210
15 225
16 240
17 255
18 270
19 285
20 300
21 315
22 330
23 345
24 360
25 375
26 390
27 405
28 420
29 435
30 450
31 465
32 480
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
4.6 Cara Mengolah Data
Prosedur pengolahan data :
1. Setelah semua data suhu dan tekanan pada setiap titik diperoleh maka
langkah selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus kompresi uap pada
P–h diagram. Dengan menggambarkan dalam P–h diagram dapat diketahui
nilai entalpi (h1, h2, h3, h4), suhu kerja kondensor dan suhu kerja evaporator.
2. Data nilai-nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk
menghitung besarnya energi kalor per satuan massa yang dilepaskan
kondensor, menghitung kerja kompresor, menghitung besarnya energi kalor
persatuan massa yang diserap evaporator, nilai COP kulkas 2 pintu, efisiensi,
serta laju aliran massa refrigeran.
3. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan-persamaan yang ada
seperti persamaan (2.4) untuk menghitung kerja kompresor, persamaan (2.5)
untuk menghitung energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa
refrigeran, persamaan (2.6) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator
persatuan massa refrigeran, persamaan (2.7) untuk menghitung COPaktual,
persamaan (2.8) untuk menghitung COPideal, persamaan (2.9) untuk
menghitung efisiensi, persamaan (2.10) untuk menghitung laju aliran massa.
4. Hasil-hasil perhitungan (Qin, Qout, Win, COPaktual, COPideal, Laju aliran massa,
efisiensi), kemudian digambarkan dalam bentuk grafik agar memudahkan
untuk melakukan pembahasan. Dalam proses pembahasan harus
mempertimbangkan hasil-hasil penelitian sebelumnya dan juga tidak lepas
dari tujuan penelitian.
4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan
Kesimpulan diperoleh dari hasil pembahasan yang telah dilakukan.
Kesimpulan merupakan inti dari pembahasan. Kesimpulan harus dapat menjawab
tujuan dari penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
BAB V
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PENGOLAHAN
DATA, SERTA PEMBAHASAN
5.1 Data Hasil Percobaan
Data hasil percobaan untuk nilai tekanan refrigeran (P1 dan P2) dan suhu
refrigeran (T1 dan T3) pada titik-titik yang telah ditentukan pada waktu tertentu,
ditampilkan pada Tabel 5.1 dan Tabel 5.2.
Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 dan P2), suhu (T1 dan T3), suhu benda,
arus, voltage untuk mesin dengan 14U
No Waktu
(menit)
P1
(psia)
P2
(psia)
T1
(°F)
T3
(°F)
Tbenda
(°F)
I
(A)
V
(V)
1 15 26,45 195,33 34,21 84,92 31,96 0,84 162,73
2 30 26,45 196,58 26,24 97,57 25,97 0,88 161,95
3 45 26,20 200,33 27,23 99,10 24,58 0,89 161,43
4 60 25,20 187,20 21,65 96,44 22,06 0,87 161,70
5 75 25,20 182,83 21,97 96,49 20,57 0,84 213,00
6 90 25,70 197,20 22,01 98,47 20,57 0,80 211,50
7 105 25,45 193,45 21,25 97,88 20,21 0,81 213,00
8 120 25,20 191,58 21,38 97,66 19,18 0,81 214,50
9 135 24,70 187,83 20,21 95,27 18,10 0,81 215,75
10 150 25,70 194,70 21,43 98,51 19,09 0,81 215,75
11 165 25,20 194,70 18,37 98,24 18,41 0,82 215,75
12 180 25,20 189,08 19,90 97,84 18,28 0,79 217,00
13 195 25,20 191,58 23,72 98,38 18,77 0,80 217,50
14 210 25,70 199,08 22,91 101,98 19,72 0,81 216,50
15 225 25,70 202,20 19,18 99,23 19,63 0,81 215,25
16 240 24,95 194,70 20,71 99,41 19,13 0,80 215,25
17 255 25,20 192,20 20,84 99,46 19,18 0,81 214,25
18 270 25,70 202,83 18,91 101,30 20,17 0,82 212,50
19 285 25,70 197,83 25,25 102,52 24,58 0,81 211,75
20 300 25,45 194,08 31,51 99,14 24,80 0,82 211,25
21 315 25,45 192,20 21,29 99,64 19,31 0,81 212,00
22 330 25,70 195,33 20,08 98,87 19,36 0,80 212,75
23 345 25,20 193,45 20,84 99,32 19,45 0,80 213,00
24 360 25,70 195,95 20,21 101,26 19,54 0,80 213,75
25 375 25,95 195,95 20,35 99,68 19,63 0,80 215,00
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Tabel 5.1 Lanjutan
No Waktu
(menit)
P1
(psia)
P2
(psia)
T1
(°F)
T3
(°F)
Tbenda
(°F)
I
(A)
V
(V)
26 390 25,95 195,33 20,48 99,73 19,72 0,80 216,25
27 405 25,70 196,58 21,34 102,34 20,12 0,79 216,75
28 420 25,45 195,95 25,07 98,78 19,99 0,78 218,00
29 435 25,45 187,20 23,50 97,52 19,04 0,76 218,25
30 450 25,20 187,20 20,03 99,32 19,36 0,77 220,25
31 465 25,20 189,08 21,34 98,20 18,95 0,77 220,50
32 480 24,70 185,95 19,18 98,06 18,91 0,78 219,50
Tabel 5.2 Hasil pengukuran tekanan (P1 an P2), suhu (T1 dan T3), suhu benda,
arus, voltage untuk mesin dengan 12U
No Waktu
(menit)
P1
(psia)
P2
(psia)
T1
(°F)
T3
(°F)
Tbenda
(°F)
I
(A)
V
(V)
1 15 28,45 205,08 39,65 99,73 43,70 0,87 218,25
2 30 28,70 219,45 33,44 106,30 38,30 0,86 216,75
3 45 28,20 208,45 32,54 102,34 33,80 0,86 217,50
4 60 27,70 207,83 29,62 104,32 30,16 0,83 216,50
5 75 27,95 211,58 29,39 104,50 27,19 0,87 215,75
6 90 27,70 200,95 29,08 98,15 24,89 0,88 216,25
7 105 26,95 207,20 29,21 104,50 23,23 0,89 214,75
8 120 26,95 199,08 30,25 100,76 20,66 0,88 214,25
9 135 27,20 200,95 31,55 100,54 21,97 0,83 214,50
10 150 27,20 206,58 31,64 102,38 21,47 0,87 213,75
11 165 27,70 208,45 33,40 102,56 21,38 0,84 214,75
12 180 27,45 204,08 32,95 99,14 20,93 0,83 216,75
13 195 28,70 210,95 33,08 103,78 21,74 0,83 217,25
14 210 27,95 197,83 30,07 100,18 21,56 0,81 216,75
15 225 29,20 194,08 30,29 100,00 22,37 0,83 217,50
16 240 26,70 197,20 30,83 101,80 20,08 0,82 216,50
17 255 27,20 202,20 27,37 100,13 21,25 0,83 216,75
18 270 28,20 199,70 28,99 101,30 22,33 0,83 215,00
19 285 29,70 214,08 29,89 105,22 23,45 0,87 212,75
20 300 31,70 204,08 29,98 105,22 21,97 0,83 212,00
21 315 27,70 214,08 30,29 105,67 21,43 0,87 209,75
22 330 27,95 208,45 30,07 104,32 21,49 0,86 209,25
23 345 27,20 205,95 30,43 102,25 21,38 0,86 209,25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Tabel 5.2 Lanjutan
No Waktu
(menit)
P1
(psia)
P2
(psia)
T1
(°F)
T3
(°F)
Tbenda
(°F)
I
(A)
V
(V)
24 360 27,20 202,83 29,39 104,00 21,34 0,86 210,50
25 375 27,95 215,95 28,63 106,97 21,29 0,87 210,50
26 390 27,45 199,83 28,90 99,32 21,07 0,85 212,25
27 405 26,70 201,20 29,75 100,40 21,07 0,85 212,75
28 420 27,20 202,83 30,02 100,94 20,44 0,85 214,75
29 435 26,95 204,08 29,80 101,48 20,57 0,84 215,50
30 450 26,95 210,33 28,81 101,17 20,80 0,85 216,25
31 465 26,20 200,58 27,77 99,32 19,85 0,84 216,75
32 480 26,45 202,20 28,22 100,67 21,34 0,84 216,50
Keterangan :
- Pada saat pengambilan data, suhu kamar sebesar 27oC
- Media yang didinginkan adalah air dengan volume 500 ml dan suhu awal
28oC
- P1 : Tekanan refrigeran saat masuk kompresor (psia).
- P2 : Tekanan refrigeran saat keluar kompresor (psia).
- T1 : Suhu refrigeran saat masuk kompresor (oF).
- T3 : Suhu refrigeran saat masuk pipa kapiler (oF).
5.2 Perhitungan dan Pengolahan Data
Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh dan dengan menggambarkannya
pada diagram p-h dapat ditentukan besarnya entalpi (h). Pada penelitian ini
dipergunakan diagram P-h R134a. Besar nilai entalpi (h) disetiap titik 1,2,3,4 suhu
kerja kondensor dan suhu kerja evaporator dari waktu ke waktu disajikan pada
Tabel 5.3 dan Tabel 5.4.
Tabel 5.3 Hasil perhitungan Nilai Entalpi (h) di titik 1, 2, 3, 4, suhu kerja
kondensor dan suhu kerja evaporator untuk mesin dengan 14U
No Waktu
(menit) h1 ( ) h2 ( ) h3 ( ) h4 ( ) Tevap (K) Tkond (K)
1 15 256,18 302,76 98,98 98,98 260,78 322,44
2 30 253,85 293,44 102,47 102,47 260,22 321,33
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Tabel 5.3 Lanjutan
No Waktu
(menit) h1 ( ) h2 ( ) h3 ( ) h4 ( ) Tevap (K) Tkond (K)
3 45 251,52 301,60 101,31 101,31 260,78 324,11
4 60 256,18 292,28 98,98 98,98 259,67 316,33
5 75 252,69 293,44 100,14 100,14 260,22 321,33
6 90 249,19 288,79 100,14 100,14 260,78 324,11
7 105 246,87 289,95 96,65 96,65 260,22 321,89
8 120 251,52 299,27 100,14 100,14 259,67 321,89
9 135 250,36 286,46 104,80 104,80 259,67 321,33
10 150 249,19 288,79 102,47 102,47 260,78 321,33
11 165 250,36 286,46 100,14 100,14 260,78 322,44
12 180 241,04 287,62 100,14 100,14 260,78 322,44
13 195 250,36 292,28 100,14 100,14 260,78 321,33
14 210 244,54 295,77 102,47 102,47 260,78 322,44
15 225 244,54 294,61 101,31 101,31 259,67 327,44
16 240 246,87 291,12 100,14 100,14 260,78 321,33
17 255 250,36 289,95 100,14 100,14 260,78 321,33
18 270 244,54 284,13 102,47 102,47 259,11 327,44
19 285 242,21 288,79 104,80 104,80 259,11 321,33
20 300 244,54 291,12 97,81 97,81 260,78 321,89
21 315 249,19 294,61 100,14 100,14 258,00 319,11
22 330 251,52 302,76 97,81 97,81 259,67 320,78
23 345 249,19 293,44 100,14 100,14 260,78 321,89
24 360 251,52 299,27 112,95 112,95 260,78 321,89
25 375 243,37 288,79 100,14 100,14 260,78 321,89
26 390 244,54 285,29 100,14 100,14 259,67 321,89
27 405 243,37 286,46 102,47 102,47 260,78 321,33
28 420 243,37 288,79 100,14 100,14 260,78 320,78
29 435 244,54 289,95 101,31 101,31 259,67 316,33
30 450 250,36 294,61 98,98 98,98 259,67 320,78
31 465 249,19 291,12 97,81 97,81 258,00 316,33
32 480 246,87 291,12 103,64 103,64 255,78 321,61
Tabel 5.4 Hasil perhitungan Nilai Entalpi (h) di titik 1, 2, 3, 4, suhu kondensor
dan suhu evaporator untuk mesin dengan 12U
No Waktu
(menit) h1 ( ) h2 ( ) h3 ( ) h4 ( ) Tevap (K) Tkond (K)
1 15 244,54 302,76 100,14 100,14 261,89 324,11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Tabel 5.4 Lanjutan
No Waktu
(menit) h1 ( ) h2 ( ) h3 ( ) h4 ( ) Tevap (K) Tkond (K)
2 30 253,85 307,42 121,10 121,10 263,00 333,56
3 45 251,52 314,40 114,12 114,12 264,11 326,33
4 60 256,18 309,75 109,46 109,46 260,78 324,11
5 75 256,18 313,24 109,46 109,46 260,78 332,44
6 90 253,85 302,76 100,14 100,14 260,78 325,22
7 105 245,70 312,08 100,14 100,14 260,78 326,33
8 120 245,70 300,43 97,81 97,81 260,78 323,00
9 135 256,18 300,43 100,14 100,14 263,00 327,44
10 150 251,52 307,42 100,14 100,14 261,89 331,89
11 165 256,18 316,73 100,14 100,14 260,78 328,56
12 180 256,18 302,76 97,81 97,81 260,78 329,67
13 195 260,84 302,76 102,47 102,47 261,89 327,44
14 210 260,84 302,76 100,14 100,14 261,89 321,89
15 225 244,54 279,47 97,81 97,81 261,89 321,89
16 240 253,85 298,10 100,14 100,14 260,78 321,33
17 255 256,18 305,09 111,79 111,79 260,78 324,11
18 270 251,52 300,43 100,14 100,14 261,89 321,33
19 285 251,52 302,76 102,47 102,47 264,11 331,89
20 300 256,18 314,40 116,45 116,45 265,78 327,44
21 315 256,18 302,76 100,14 100,14 260,78 331,89
22 330 256,18 302,76 111,79 111,79 261,89 331,89
23 345 253,85 312,08 104,80 104,80 259,67 331,33
24 360 256,18 307,42 102,47 102,47 259,67 324,11
25 375 244,54 302,76 110,62 110,62 260,78 331,89
26 390 255,02 306,25 103,64 103,64 260,78 323,00
27 405 249,19 292,28 98,98 98,98 257,44 324,11
28 420 252,69 299,27 108,29 108,29 260,78 326,33
29 435 250,36 302,76 105,97 105,97 260,78 327,44
30 450 251,52 299,27 108,29 108,29 263,00 332,44
31 465 250,36 299,27 103,64 103,64 260,78 326,33
32 480 248,03 302,76 103,64 103,64 260,22 324,11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
1) Kerja Kompresor persatuan massa refrigeran. (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang
dihasilkan oleh mesin kulkas 2 pintu, dapat menggunakan Persamaan (2.4). Pada
saat t = 480 menit :
Win = h2-h1
= 291,12 kJ/kg – 246,87 kJ/kg
= 44,25 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 44,25 kJ/kg.
2) Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas Kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor pada mesin kulkas 2 pintu, dapat menggunakan Persamaan (2.5). Pada
saat t = 480 menit :
Qout = h2-h3
= 291,12 kJ/kg – 103,64 kJ/kg
= 187,48 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 187,48
kJ/kg.
3) Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
pada mesin kulkas 2 pintu, dapat menggunakan Persamaan (2.6). Pada saat t = 480
menit :
Qin = h1-h4
= 246,87 kJ/kg – 103,64 kJ/kg
= 143,23 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 143,23
kJ/kg.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
4) COP
COP dipergunakan untuk menyatakan performance (unjuk kerja) dari mesin
kulkas 2 pintu yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.7). Pada saat t = 480 menit :
COPaktual= =
=
= 3,24
COPideal
5) Efisiensi
Efisiensi adalah efektivitas dari kerja kompresor kulkas 2 pintu, dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.8). Pada saat t = 480 menit :
Efisiensi =
Efisiensi =
0,75
6) Laju aliran massa refrigeran ( )
Untuk mendapatkan besarnya laju aliran massa refrigeran dapat dihitung
dengan Persamaan (2.9). Pada saat t = 480 menit :
=
=
= 0,0039 kg/s
Daya kompresor dibagi 1000 untuk mengonversi satuan watt ke dalam satuan
kilowatt.
Maka laju aliran massa mesin kulkas 2 pintu sebesar 0,0039 kg/s.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
5.3 Hasil Perhitungan
Hasil perhitungan secara keseluruhan dari waktu (t) 15 menit sampai (t) 480
menit untuk nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), kalor yang
dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout), kalor yang diserap
evaporator persatuan massa refrigeran (Qin), COPaktual, COPideal, efisiensi, laju
aliran massa dari kulkas 2 pintu ditampilkan pada Tabel 5.5 dan 5.6.
Tabel 5.5 Hasil perhitungan karakteristik kulkas 2 pintu dengan kondensor
14U
No Waktu
(menit)
Win
( )
Qin
( )
Qout
( ) COPaktual COPideal Efisiensi
Daya
Kompresor
(kW)
( )
1 15 46,58 157,20 203,78 3,38 4,23 0,80 0,136 0,0029
2 30 39,59 151,38 190,97 3,82 4,26 0,90 0,143 0,0036
3 45 50,07 150,22 200,29 3,00 4,12 0,73 0,144 0,0029
4 60 36,10 157,20 193,30 4,35 4,58 0,95 0,141 0,0039
5 75 40,76 152,54 193,30 3,74 4,26 0,88 0,179 0,0044
6 90 39,59 149,05 188,64 3,76 4,12 0,91 0,169 0,0043
7 105 43,09 150,22 193,30 3,49 4,22 0,83 0,173 0,0040
8 120 47,74 151,38 199,12 3,17 4,17 0,76 0,174 0,0036
9 135 36,10 145,56 181,66 4,03 4,21 0,96 0,175 0,0048
10 150 39,59 146,72 186,31 3,71 4,31 0,86 0,174 0,0044
11 165 36,10 150,22 186,31 4,16 4,23 0,98 0,177 0,0049
12 180 46,58 140,90 187,48 3,03 4,23 0,72 0,172 0,0037
13 195 41,92 150,22 192,14 3,58 4,31 0,83 0,173 0,0041
14 210 51,24 142,06 193,30 2,77 4,23 0,66 0,176 0,0034
15 225 50,07 143,23 193,30 2,86 3,83 0,75 0,174 0,0035
16 240 44,25 146,72 190,97 3,32 4,31 0,77 0,172 0,0039
17 255 39,59 150,22 189,81 3,79 4,31 0,88 0,174 0,0044
18 270 39,59 142,06 181,66 3,59 3,79 0,95 0,174 0,0044
19 285 46,58 137,41 183,98 2,95 4,16 0,71 0,172 0,0037
20 300 46,58 146,72 193,30 3,15 4,27 0,74 0,173 0,0037
21 315 45,41 149,05 194,46 3,28 4,22 0,78 0,171 0,0038
22 330 51,24 153,71 204,94 3,00 4,25 0,71 0,170 0,0033
23 345 44,25 149,05 193,30 3,37 4,27 0,79 0,171 0,0039
24 360 47,74 138,57 186,31 2,90 4,27 0,68 0,170 0,0036
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Tabel 5.5 Lanjutan
Tabel 5.6 Hasil perhitungan Karakteristik kulkas 2 pintu
dengan kondensor 12U
No Waktu
(menit)
Win
( )
Qin
( )
Qout
( ) COPaktual COPideal Efisiensi
Daya
Kompresor
(kW)
( )
1 15 58,22 144,39 202,62 2,48 4,21 0,59 0,19 0,0032
2 30 53,57 132,75 186,31 2,48 3,73 0,66 0,19 0,0035
3 45 62,88 137,41 200,29 2,19 4,24 0,51 0,19 0,0030
4 60 53,57 146,72 200,29 2,74 4,12 0,67 0,18 0,0034
5 75 57,06 146,72 203,78 2,57 3,64 0,71 0,19 0,0033
6 90 48,91 153,71 202,62 3,14 4,05 0,78 0,19 0,0039
7 105 66,37 145,56 211,93 2,19 3,98 0,55 0,19 0,0029
8 120 54,73 147,89 202,62 2,70 4,19 0,64 0,19 0,0034
9 135 44,25 156,04 200,29 3,53 4,08 0,86 0,18 0,0040
10 150 55,89 151,38 207,27 2,71 3,74 0,72 0,19 0,0033
11 165 60,55 156,04 216,59 2,58 3,85 0,67 0,18 0,0030
12 180 46,58 158,37 204,94 3,40 3,79 0,90 0,18 0,0039
13 195 41,92 158,37 200,29 3,78 4,11 0,92 0,18 0,0043
14 210 41,92 160,70 202,62 3,83 4,36 0,88 0,18 0,0042
15 225 34,93 146,72 181,66 4,20 4,38 0,96 0,18 0,0052
16 240 44,25 153,71 197,96 3,47 4,31 0,81 0,18 0,0040
17 255 48,91 144,39 193,30 2,95 4,12 0,72 0,18 0,0037
18 270 48,91 151,38 200,29 3,10 4,41 0,70 0,18 0,0036
19 285 51,24 149,05 200,29 2,91 3,90 0,75 0,18 0,0036
20 300 58,22 139,74 197,96 2,40 4,31 0,56 0,18 0,0030
21 315 46,58 156,04 202,62 3,35 3,67 0,91 0,18 0,0039
22 330 46,58 144,39 190,97 3,10 3,74 0,83 0,18 0,0038
No Waktu
(menit)
Win
( )
Qin
( )
Qout
( ) COPaktual COPideal Efisiensi
Daya
Kompresor
(kW)
( )
25 375 45,41 143,23 188,64 3,15 4,27 0,74 0,173 0,0038
26 390 40,76 144,39 185,15 3,54 4,17 0,85 0,173 0,0042
27 405 43,09 140,90 183,98 3,27 4,31 0,76 0,172 0,0040
28 420 45,41 143,23 188,64 3,15 4,35 0,73 0,171 0,0038
29 435 45,41 143,23 188,64 3,15 4,58 0,69 0,166 0,0037
30 450 44,25 151,38 195,63 3,42 4,25 0,81 0,170 0,0038
31 465 41,92 151,38 193,30 3,61 4,42 0,82 0,169 0,0040
32 480 44,25 143,23 187,48 3,24 3,89 0,83 0,172 0,0039
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Tabel 5.6 Lanjutan
No Waktu
(menit)
Win
( )
Qin
( )
Qout
( ) COPaktual COPideal Efisiensi
Daya
Kompresor
(kW)
( )
23 345 58,22 149,05 207,27 2,56 3,62 0,71 0,18 0,0031
24 360 51,24 153,71 204,94 3,00 4,03 0,74 0,18 0,0035
25 375 58,22 133,91 192,14 2,30 3,67 0,63 0,18 0,0032
26 390 51,24 151,38 202,62 2,95 4,19 0,70 0,18 0,0035
27 405 43,09 150,22 193,30 3,49 3,86 0,90 0,18 0,0042
28 420 46,58 144,39 190,97 3,10 3,98 0,78 0,18 0,0039
29 435 52,40 144,39 196,79 2,76 3,91 0,70 0,18 0,0034
30 450 47,74 143,23 190,97 3,00 3,79 0,79 0,18 0,0038
31 465 48,91 146,72 195,63 3,00 3,98 0,75 0,18 0,0037
32 480 54,73 144,39 199,12 2,64 4,07 0,65 0,18 0,0033
5.4 Pembahasan
Mesin pendingin kulkas 2 pintu berhasil dibuat dan dapat berjalan secara
normal saat uji coba. Tidak ada kebocoran pada setiap sambungan pipa maupun
ditiap komponen. Evaporator dapat bekerja pada suhu -17,22°C, lebih rendah dari
benda yang akan didinginkan. Kondensor dapat bekerja pada suhu 48,61°C, lebih
tinggi dari suhu udara disekitar kondensor. Hasil data yang diperoleh juga dapat
digambarkan pada diagram p-h.
Dari hasil perhitungan diperoleh informasi bahwa besar Win, Qin, Qout,
COPactual, COPideal, efisiensi, laju aliran massa dari mesin pendingin dengan
pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dari waktu ke waktu memiliki nilai yang
berbeda-beda. Gambar grafik hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada
Gambar 5.1, Gambar 5.2, Gambar 5.3, Gambar 5.4, Gambar 5.5, Gambar 5.6,
Gambar 5.7.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Gambar 5.1 Hubungan kerja kompresor dengan waktu
Dari Gambar 5.1 dapat diketahui bahwa Win rata-rata pada mesin kulkas 2
pintu dengan kondensor 14U sebesar 43,78 , sedangkan nilai pada saat stabil
sebesar 44,25 . Win rata-rata pada mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 12U
sebesar 51,2 , sedangkan nilai pada saat stabil sebesar 54,73 . Berdasarkan
hasil penelitian ini menunjukkan penggunaan kondensor dengan 12U pada mesin
kulkas 2 pintu menghasilkan nilai Win rata-rata yang lebih tinggi dari mesin yang
mempergunakan kondensor 14U. Demikian juga nilai pada saat stabil, mesin
kulkas 2 pintu dengan kondensor 12U juga lebih tinggi dari pada mesin kulkas 2
pintu dengan kondensor 14U. Karena jumlah refrigeran yang masuk ke dalam
kompresor pada mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U lebih sedikit dari
mesin kulkas 2 pintu dengan 12U sehingga kerja kompresor pada mesin kulkas 2
pintu dengan kondensor 14U tidak terlalu berat.
Pada saat penelitian, casing kompresor panas. Suhu casing kompresor
lebih tinggi dibandingkan saat tidak bekerja. Hal ini berarti, ada proses
perpindahan energi dari dalam kompresor keluar (ke udara sekitar). Dengan kata
lain proses isentropis di dalam kompresor tidak berlangsung secara isentropis
adiabatis. Pada proses isentropis adiabatis, tidak terjadi perpindahan energi dari
luar kedalam sistem ataupun dari sistem keluar lingkungan dari sistem.
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0 100 200 300 400 500
Win
(kJ/k
g)
waktu, t (menit)
Kondensor 14U
Kondensor 12U
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Gambar 5.2 Hubungan kalor yang diserap evaporator dengan waktu
Dari Gambar 5.2 dapat diketahui bahwa Qin rata-rata pada mesin kulkas 2
pintu dengan kondensor 14U sebesar 147,27 , sedangkan nilai pada saat stabil
sebesar 143,23 Qin rata-rata pada mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 12U
sebesar 148,21 , sedangkan nilai saat stabil sebesar 144,39 . Berdasarkan hasil
penelitian ini menunjukan mesin kulkas 2 pintu dengan mempergunakan
kondensor 12U memiliki nilai rata-rata yang lebih tinggi dari mesin kulkas 2 pintu
dengan kondensor 14U. Jadi nilai Qin yang sedikit berubah-ubah bisa jadi
disebabkan oleh tidak menentunya suhu udara di dalam ruang evaporator dan
tidak meratanya suhu beban pendinginan. Seperti diketahui bahwa proses
pendinginan dilakukan oleh udara yang bersirkulasi. Dengan tidak seragamnya
suhu, akan berakibat besarnya kalor yang diserap evaporator berbeda, atau bisa
jadi di evaporator terjadi pembekuan uap air menjadi es, sehingga udara dingin
yang dihasilkan evaporator menjadi tidak optimal.
Dari Gambar 5.3 dapat diketahui bahwa Qout rata-rata pada mesin kulkas 2
pintu dengan kondensor 14U sebesar 191,04 , sedangkan nilai pada saat stabil
sebesar 187,48 . Qout rata-rata pada mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 12U
sebesar 199,41 , sedangkan nilai pada saat stabil sebesar 199,12 .
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
160.00
180.00
200.00
0 100 200 300 400 500
Qin
(kj/
kg)
waktu, t (menit)
Kondensor 14U
kondensor 12U
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 5.3 Hubungan kalor yang dilepas kondensor dengan waktu
Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan kondensor 12U memiliki nilai
rata-rata Qout sebesar 199,41 dan kondensor 14U memiliki nilai rata-rata Qout
sebesar 191,04 , nilai pada saat stabilnya kondensor 12U memiliki nilai Qout
sebesar 199,12 , dan pada kondensor 14U sebesar 187,48
Kondisi kondensor diperngaruhi oleh kondisi aliran udara yang melewati
kondensor. Jika kecepatan aliran udara yang ada di sekitar kondensor berubah-
ubah, maka kondisi kerja kondensor juga berubah. Pada saat dilakukan penelitian
mesin berada diluar ruangan, sehingga dimungkinkan kondisi udara yang
mendinginkan kondensor berubah. Sebagai akibatnya nilai Qout juga berubah.
Dari Gambar 5.4 dapat diketahui bahwa COPaktual rata-rata pada mesin
kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U sebesar 3,4 sedangkan nilai pada saat
stabil sebesar 3,24. COPaktual rata-rata pada mesin kulkas 2 pintu dengan
kondensor 12U sebesar 2,96 sedangkan nilai pada saat stabil sebesar 2,64.
Berdasarkan hasil penelitian menunjukan mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor
14U memiliki nilai rata-rata COPaktual lebih tinggi dari mesin kulkas 2 pintu
dengan kondensor 12U, nilai pada saat stabil juga lebih tinggi mesin kulkas 2
pintu dengan 14U dari pada mesin kulkas 2 pintu dengan 12U.
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
0 100 200 300 400 500
Qo
ut(k
j/k
g)
waktu, t (menit)
kondensor 14U
kondensor 12U
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 5.4 Hubungan COPaktual dengan waktu
Kerja kompresor pada mesin kulkas 2 pintu dengan menggunakan
kondensor 14U lebih rendah dari kerja kompresor mesin kulkas 2 pintu dengan
kondensor 12U. Dari kerja kompresor yang lebih rendah membuat COPaktual
mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U lebih baik karena semakin tinggi
nilai COP semakin baik pula performa mesin kulkas 2 pintu.
Dari Gambar 5.5 dapat diketahui bahwa COPideal rata-rata pada mesin
kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U sebesar 4,23, sedangkan nilai pada saat
stabil sebesar 4,25. COPideal rata-rata pada mesin kulkas 2 pintu dengan
kondensor 12U sebesar 4, nilai pada saat stabil sebesar 4,07. Berdasarkan hasil
penelitian menunjukan mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U memiliki
nilai COPideal rata-rata yang lebih tinggi dari mesin kulkas 2 pintu dengan
kondensor 12U, sedangkan nilai pada saat stabil juga lebih tinggi dengan
mempergunakan kondensor 14U dari pada mempergunakan kondensor 12U.
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
0 100 200 300 400 500
CO
Pa
ktu
al
waktu, t (menit)
kondensor 14U
kondensor 12U
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Gambar 5.5 Hubungan COPideal dengan waktu
Gambar 5.6 Hubungan laju aliran massa dengan waktu
Dari Gambar 5.6 dapat diketahui bahwa laju aliran massa rata-rata pada
mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U sebesar 0,0039 , sedangkan nilai
pada saat stabil sebesar 0,0039 . Laju aliran massa rata-rata pada mesin kulkas
2 pintu dengan kondensor 12U sebesar 0,0036 , sedangkan nilai pada saat
stabil sebesar 0,0033 . Berdasarkan hasil penelitian menunjukan mesin kulkas
2 pintu dengan kondensor 14U memiliki nilai laju aliran massa rata-rata yang
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
0 100 200 300 400 500
CO
Pid
ea
l
waktu, t (menit)
kondensor 14U
kondensor 12U
0.0000
0.0020
0.0040
0.0060
0.0080
0.0100
0 100 200 300 400 500
laju
ali
ran
mass
a (
kg/s
)
waktu, t (menit)
kondensor 14U
kondensor 12U
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
lebih tinggi dari mesin kulkas 2 pintu yang menggunakan kondensor 12U,
sedangkan nilai pada saat stabil juga lebih tinggi menggunakan kondensor 14U
dari pada menggunakan kondensor 12U karena kerja kompresor pada mesin
kulkas 2 pintu dengan kondensor 12U lebih besar dari pada mesin kulkas 2 pintu
dengan kondensor 14U, membuat laju aliran massa mesin kulkas 2 pintu dengan
kondensor 14U lebih tinggi dari pada mesin kulkas 2 pintu dengan kondesor
12U.
Gambar 5.7 Hubungan efisiensi dengan waktu
Dari Gambar 5.7 dapat diketahui bahwa efisiensi rata-rata pada mesin
kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U sebesar 0,8, sedangkan nilai pada saat
stabil sebesar 0,83. Nilai efisiensi rata-rata pada mesin kulkas 2 pintu dengan
kondensor 12U sebesar 0,74, sedangkan nilai pada saat stabil sebesar 0,75.
Berdasarkan hasil penelitian menunjukan mesin kulkas 2 pintu dengan
kondensor 14U memiliki nilai efisiensi rata-rata yang lebih tinggi dari mesin
kulkas 2 pintu dengan kondensor 12U. Nilai pada saat stabil juga lebih tinggi
mempergunakan kondensor 14U dari pada mempergunakan kondensor 12U
karena COPaktual mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 14U lebih tinggi dari
mesin kulkas 2 pintu dengan kondensor 12U.
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0 100 200 300 400 500
efis
ien
si
waktu, t (menit)
kondensor 14U
kondensor 12U
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari pengujian kulkas 2 pintu untuk mendinginkan air 500 ml dapat ditarik
kesimpulan sebagai berikut:
1. Mesin pendingin kulkas 2 pintu berhasil dibuat, dengan menghasilkan suhu
evaporator -17,22°C dan suhu kerja kondensornya 48,61°C. Siklus kompresi
uap juga dapat digambarkan pada diagram P-h.
2. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) mesin kulkas 2 pintu
dengan mempergunakan (a) kondensor 12U dan (b) kondensor 14U, pada saat
stabil berturut-turut bernilai (a) kondensor 12U sebesar 54,73 kJ/kg. (b)
kondensor 14U sebesar 44,25 kJ/kg.
3. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) mesin kulkas
2 pintu dengan mempergunakan (a) kondensor 12U dan (b) kondensor 14U,
pada saat stabil berturut-turut bernilai (a) kondensor 12U sebesar 144,39
kJ/kg. (b) kondensor 14U sebesar 143,23 kJ/kg.
4. Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) mesin kulkas
2 pintu dengan mempergunakan (a) kondensor 12U dan (b) kondensor 14U,
pada saat stabil berturut-turut bernilai (a) kondensor 12U sebesar 199,12
kJ/kg. (b) kondensor 14U sebesar 187,48 kJ/kg.
5. COPaktual mesin kulkas 2 pintu dengan mempergunakan (a) kondensor 12U
dan (b) kondensor 14U, pada saat stabil berturut-turut bernilai (a) kondensor
12U sebesar 2,64. (b) kondensor 14U sebesar 3,24.
6. COPideal mesin kulkas 2 pintu dengan mempergunakan (a) kondensor 12U
dan (b) kondensor 14U, pada saat stabil berturut-turut bernilai (a) kondensor
12U sebesar 4,07. (b) kondensor 14U sebesar 4,25.
7. Laju aliran massa rata-rata mesin kulkas 2 pintu dengan mempergunakan (a)
kondensor 12U dan (b) kondensor 14U, pada saat stabil berturut-turut
bernilai (a) kondensor 12U sebesar 0,0033 kg/detik (b) kondensor 14U
sebesar 0,0039 kg/detik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
8. Efisiensi mesin kulkas 2 pintu dengan mempergunakan (a) kondensor 12U
dan (b) kondensor 14U, pada saat stabil berturut-turut bernilai (a) kondensor
12U sebesar 0,75. (b) kondensor 14U sebesar 0,83.
6.2 Saran
Setelah melakukan pengambilan data ada beberapa kekurangan dan kelebihan
yang perlu diperhatikan. Untuk itu perlu adanya saran untuk pengembangan mesin
ini, antara lain :
1. Mengambil data pada ruang tertutup agar suhu dan angin yang melewati
kondensor tidak terlalu berubah-ubah.
2. Pengambilan data lebih di tekankan pada menit-menit awal hingga
pertengahan karena terjadi perubahan yang spesifik di menit-menit awal dan
pertengahan, menit akhir hanya digunakan untuk pembanding stabilnya.
3. Menggunakan beban pendinginan yang tidak mudah beku agar dapat dilihat
perubahan suhunya contohnya refrigeran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
DAFTAR PUSTAKA
Anwar., 2010, Efek beban pendinginan terhadap performa sistem mesin
pendingin, Jurnal Teknik Mesin, 8, hal 203-204.
Handoyo dan Lukito., 2002, Analisa pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada
line suction terhadap performansi mesin pendingin, Jurnal Teknik Mesin,
8, hal 193-195.
Wilis., 2013, Penggunaan refrigeran R-22 dan R-134a pada mesin pendingin,
Jurnal Teknik Mesin, 8, hal 97-100.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI