Post on 02-Mar-2019
i
KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN
KOMPRESOR 1200 RPM
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 TeknikMesin
Diajukan ;
SLAMET PUTRO CAHYONO
NIM : 115214021
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
AC CHARACTERISTICS OF CAR WITH 1200 RPM
COMPRESSOR ROTATION
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement to obtain Sarjana Teknik Degree
in Mechanical Engineering
By :
SLAMET PUTRO CAHYONO
Student Number :115214021
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARAN.KOMPRESOR
12OO RPM
Disusun oleh:
SLAMET PUTRO CAITYONONIM: ll52l4{l2l
Telah disetujui olehDosen Pembimbing Skripsi
#\Til,l\-Ir. PK. Purwadi. MT
ilt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KARAKTERISTIK AC MOBIL DENGAN PUTARANKOMPRESOR I2OO RPM
Dipersiapkan dan disusun oleh :
NAMA
NIM
SLAMET PUTRO CAHYONO
tt52t402t
Ketua
Sekretaris
Anggota
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji SkripsiPada tanggal 27 Juli 2Al5
Susunan Dewan Penguji
Nama lengkap
: Doddy Purwadianto, S.T., M.T.
: Ir Rineg M.T.
: Ir PK. Purwadi, M.T.
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persayaratanuntuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarra , ..39...]L!i. :9.1,kultas Sains dan Teknologibiyersitas Sanata Dharma
Paulina Her Ros4 S.Si.,M.Sc.
$-;fu
IV
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
INTISARI
Pada era modern saat ini, hampir di setiap mobil dilengkapi dengan
AC. Penggunaan AC mobil sudah merambah hampir di setiap alat
transportasi. Tujuan penelitian ini adalah (a) merakit mesin AC yang di
pergunakan pada mobil. (b) mengetahui karakteristik mesin AC mobil yang
telah dibuat, meliputi : kalor yang diserap evaporator (Qin), kalor yang di
lepas kondensor (Qout), kerja yang dilakukan kompresor (Win), COPideal,
COPaktual, efisiensi dan laju aliran massa refrigeran pada mesin AC.
Metode yang digunakan adalah dengan metode eksperimental yang
dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma tanpa beban pendinginan. Mesin AC mobil
mempergunakan siklus kompresi uap, daya penggerak motor listrik 2 hp,
rpm : 1200, refrigeran : R-134a, dimensi kabin : 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m,
kabin terbuat dari kayu triplek dengan tebal 3,5 mm. Lalu proses
pengambilan data dilakukan padaAC mobil. Setelah pengambilan data pada
AC mobil, lalu data tersebut dianalisis secara teoritis dengan menentukan
kondisi refrigeran pada setiap titik siklus, kapasitas refrigerasi dan COP
sistem.
Hasil penelitian pada saat stabil memberikan kesimpulan : (a) kerja
kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 56,0 kJ/kg, (b) kalor
persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator 169,6 kJ/kg, (c) kalor
persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 225,6 kJ/kg, (d)
COPaktual sebesar 3,04, (e) COPideal sebesar 5,30, (f) efisiensi mesin AC
mobil sebesar 57,31%, (g) laju aliran massa sebesar 0,02 kg/s.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas
berkat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya
dapat berjalan dengan lancar dan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat mahasiswa untuk mendapatkan
gelar sarjana S-1 pada Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, Skripsi ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis
menyampaikan rasa 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 dan selaku Dosen
Pembimbing Skripsi.
3. Sekretariat dan laboran Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang
telah mendukung dalam proses penyelesaian Skripsi.
4. Ladislaous Marjono dan Maria Magdalena Sugiarti selaku orang tua
penulis dan keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu
yang telah mendukung dan memberi semangat penulis dalam
menyelesaikan Skripsi.
5. Dionisia Bhisetya Rarasati yang selalu mendukung dan memberikan
semangat sehingga dapat memberikan motivasi kepada penulis untuk
menyelesaikan Skripsi ini.
6. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma khususnya
Angkatan 2011 dan teman penulis lain yang tidak dapat disebutkan satu-
persatu yang telah mendukung penulis dalam menyeleseaikan Skripsi
ini.
Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari
sempurna. Segala kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
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
INTISARI ......................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ..................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xvi
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii
BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1
1.2 Perumusan masalah .......................................................................... 2
1.2 Tujuan penelitian .............................................................................. 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 2
1.4 Manfaat penelitian ............................................................................ 3
BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ............................... 4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
2.1 Dasar Teori .................................................................................... 4
2.2 Tinjauan pustaka ........................................................................... 22
BAB III. PEMBUATAN ALAT ..................................................................... 25
3.1 Diagram alir pelaksanaan .............................................................. 25
3.2 Komponen-komponen mesin AC mobil ....................................... 26
3.3 Persiapan alat dan bahan ............................................................... 37
3.4 Langkah-Langkah pembuatan AC mobil ....................................... 38
BAB IV. METODE PENELITIAN ................................................................ 41
4.1 Benda uji ........................................................................................ 41
4.2 Skematik alat penelitian ................................................................. 41
4.3 Alat bantu penelitian ..................................................................... 42
4.4 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan ................................. 46
4.5 Cara mengolah data dan pembahasan ........................................... 46
4.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan .................................................... 47
BAB V. HASIL PENELITAIN DAN PEMBAHASAN ................................. 48
5.1 Data Hasil Percobaan .................................................................... 48
5.2 Perhitungan dan Pengolahan Data ................................................ 50
5.3 Hasil Perhitungan .......................................................................... 57
5.4 Pembahasan ................................................................................... 63
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 71
6.1 Kesimpulan .................................................................................. 71
6.2 Saran ...................................................................................... 72
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 73
LAMPIRAN ...................................................................................... 74
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skematik AC mobil ............................................................. 4
Gambar 2.2 Pemasangan AC pada mobil ................................................ 4
Gambar 2.3 Skematik komponen AC mobil ........................................... 6
Gambar 2.3 Kompresor jenis swash plate ............................................... 7
Gambar 2.5 Kompresor resipro (crank shaft) .......................................... 8
Gambar 2.6 Kompresor wobble plate ...................................................... 9
Gambar 2.7 Kondensor jenis pipa bersirip .............................................. 10
Gambar 2.8 Evaporator pipa bersirip ...................................................... 11
Gambar 2.9 Katup Ekspansi .................................................................... 11
Gambar 2.10 Kipas kondensor .................................................................. 12
Gambar 2.11 Receiver Drier ..................................................................... 13
Gambar 2.12 Blower/fan Evaporator ......................................................... 14
Gambar 2.13 Kopling Magnet ................................................................... 14
Gambar 2.14 Skema siklus kompresi uap ................................................. 15
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap diagram P-h ............................................ 16
Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ................................ 16
Gambar 2.17 P-h diagram refrigeran R134a.............................................. 21
Gambar 2.18 Refigeran R-134a ................................................................. 22
Gambar 3.1 Gambar diagram Langkah dan Pelaksanaan ........................ 25
Gambar 3.2 Komponen AC mobil ........................................................... 26
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 3.3 Kompresor jenis swash plate ............................................... 27
Gambar 3.4 Kondensor ........................................................................... 28
Gambar 3.5 Katup Ekspansi .................................................................... 28
Gambar 3.6 Evaporator ........................................................................... 29
Gambar 3.7 Receiver/drier ..................................................................... 29
Gambar 3.8 Tabung berisi refrigeran R-134 a ......................................... 30
Gambar 3.9 Pengembang pipa ................................................................ 31
Gambar 3.10 Pemotong pipa .................................................................... 31
Gambar 3.11 Pompa vakum ..................................................................... 32
Gambar 3.12 Manifold gauge ................................................................... 32
Gambar 3.13 Plat besi ............................................................................... 33
Gambar 3.14 Sterefoam ............................................................................ 33
Gambar 3.15 Mesin Listrik ....................................................................... 34
Gambar 3.16 Adaptor ............................................................................... 35
Gambar 3.17 Kipas kondensor ................................................................. 35
Gambar 3.18 Blower ................................................................................. 36
Gambar 3.19 Fan/Kipas angin ................................................................... 36
Gambar 3.20 Thermostat .......................................................................... 37
Gambar 3.21 Kabin ................................................................................... 37
Gambar 3.22 Rangkaian listrik adaptor – kipas kondensor ...................... 38
Gambar 3.23 Rangkaian listrik adaptor – blower ..................................... 38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 3.24 Tekanan normal pada pengujian alat ................................... 40
Gambar 4.1 Mesin AC mobil yang diteliti ............................................. 41
Gambar 4.2 Posisi alat ukur suhu pada skematik mesin AC mobil ........ 42
Gambar 4.3 Termokopel ......................................................................... 43
Gambar 4.4 Penampil suhu ..................................................................... 43
Gambar 4.5 Pengukur tekanan ................................................................ 43
Gambar 4.6 Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R-134a ........ 44
Gambar 4.7 Thermometer ....................................................................... 45
Gambar 4.8 Kabel roll ............................................................................ 45
Gambar 5.1 Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigerant R 134a
diambil dari data menit (t) ke-75 ......................................... 54
Gambar 5.2 Hubungan kerja kompresor persatuan massa refrigerant dan
waktu .................................................................................... 64
Gambar 5.3 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap
evaporator dan waktu ........................................................... 65
Gambar 5.4 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas
kondensor dan waktu .......................................................... 66
Gambar 5.5 Hubungan koefisien prestasi (COP) aktual dan waktu ........... 67
Gambar 5.6 Hubungan koefisien prestasi (COP) ideal dan waktu ............ 68
Gambar 5.7 Hubungan efisiensi dan waktu ............................................ 68
Gambar 5.8 Hubungan laju aliran massa refrigerant dan waktu ............. 79
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Tabel untukpengukuran suhu dan tekananl ................................... 46
Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1& P2) dan suhu (T1& T3)................ 48
Tabel 5.2 Nilai Entalpi (h) dalam satuan Btu/lb ............................................ 50
Tabel 5.3 Besar Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg ........................................... 52
Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1& P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) ...... 57
Tabel 5.5 Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil ................................... 59
Tabel 5.6 Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil ................................... 61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 1 (menit 3) ........................................... 74
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 2 (menit 6) ........................................... 74
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 3 (menit 15) ......................................... 75
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 4 (menit 18) ......................................... 75
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 5 (menit 27) ......................................... 76
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 6 (menit 30) ......................................... 76
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 7 (menit 33) ......................................... 77
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 8 (menit 39) ......................................... 77
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 9 (menit 42) ......................................... 78
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 10 (menit 51) ....................................... 78
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 11 (menit 54) ....................................... 79
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 12 (menit 60) ....................................... 79
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 13 (menit 63) ....................................... 80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 14 (menit 72) ....................................... 80
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 15 (menit 75) ....................................... 81
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 16 (menit 84) ....................................... 81
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 17 (menit 87) ....................................... 82
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 18 (menit 99) ....................................... 82
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 19 (menit 102) ..................................... 83
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 20 (menit 114) ..................................... 83
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 21 (menit 117) ..................................... 84
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 22 (menit 126) ..................................... 84
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 23 (menit 129) ..................................... 85
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 24 (menit 141) ..................................... 85
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 25 (menit 144) ..................................... 86
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 26 (menit 147) ..................................... 86
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 27 (menit 156) ..................................... 87
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 28 (menit 159) ..................................... 87
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 29 (menit 168) ..................................... 88
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 30 (menit 171) ..................................... 88
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 31 (menit 174) ..................................... 89
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 32 (menit 183) ..................................... 89
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 33 (menit 186) ..................................... 90
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 34 (menit 198) ..................................... 90
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 35 (menit 201) ..................................... 91
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 36 (menit 210) ..................................... 91
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 37 (menit 213) ..................................... 92
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 38 (menit 222) ..................................... 92
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 39 (menit 225) ..................................... 93
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xx
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 40 (menit 234) ..................................... 93
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 41 (menit 237) ..................................... 94
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada era globalisai atau modern seperti sekarang ini, penggunaan AC pada
kendaraan beroda empat, sudah merupakan hal yang tidak mengherankan lagi.
Alat transportasi lain yang juga menggunakan AC adalah bis, kereta api, pesawat
terbang dan kapal. Pemakain AC mobil sangatlah penting bagi pengendara
maupun penumpang baik pada angkutan umum maupun mobil pribadi.
Penggunaan AC mobil dapat memberikan kenyamanan dalam berkendara. Hal ini
disebabkan karena suhu udara di dalam kabin dapat dikondisikan sesuai dengan
yang diinginkan. Udara yang masuk ke dalam ruang mobil juga selalu bersih,
jendela yang tertutup juga dapat memberikan keamanan karena poluusi, baud an
udara kotor dapat dicegah.
Pada zaman dahulu banyak mobil yang belum dilengkapi dengan AC
sehingga untuk mengkondisikan udara dalam kabin mobil, pengendara harus
membuka jendela kaca mobil supaya udara dapat terkondisi. Namun polusi debu
dan pulusi bau serta polusi udara yang berasal dari luar tidak dapat terhindarkan.
Seiring berkembangnya zaman, mobil dipasang AC. AC mobil adalah alat yang
digunakan mengkondisikan udara dalam kabin mobil agar suhu udara kelembaban
udara, kebutuhan oksigen dan kebersihan udara dapat terpenuhi seperti yang di
inginkan. Dengan AC mobil, suhu udara di dalam kabin dapat dikondisikan
dengan mudah sehingga keamanan serta kenyamanan dalam berkendara dapat
dilakukan kapan saja.
Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi,
perkembangan teknologi di bidang AC mobil juga semakin baik. Oleh karena itu
penulis tertarik untuk mengetahui lebih dalam perihal mesin AC mobil. Bangkit
dari hal ini ,penulis tertantang untuk melakukan penelitian tentang AC mobil
yang biasa dipergunakan pada AC mobil yang ad di pasaran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
1.2 Perumusan masalah
AC mobil yang ada di pasaran pada kenyataanya tidak mencantumkan
informasi tentang karakteristik dari mesin AC nya seperti nilai COP dan nilai
efisiensi . Informasi tentang COP dan efisiensi sangat penting bagi konsumen,
untuk dapat memilih mobil dengan AC yang sesuai dengan seleranya.
Bagaimanakah karakteristik AC pada mobil yang ada dipasaran ?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tentang AC mobil dengan putaran kompresor 1200
rpm dan ukuran kabin 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m adalah :
a. Merakit mesin AC yang dipergunakan pada mobil.
b. Mengetahui karakteristik dari AC mobil, meliputi :
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran
Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dalam
kabin
Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
Menghitung COPaktual dan COPideal
Efisiensi mesin AC mobil
Menghitung laju aliran refrigeran
1.4 Batasan - Batasan
Batasan masalah yang diambil di dalam pembuatan peralatan penelitian ini
adalah :
a. Refrigeran yang digunakan dalam AC mobil adalah R-134a.
b. Mesin AC mobil bekerja dengan mempergunakan siklus kompresi uap.
c. Komponen AC mobil terdiri dari komponen utama kompresor, kondensor,
katup ekspansi, receiver drier, dan evaporator, menggunakan komponen
standart yang ada di pasaran.
d. Putaran kompresor : 1200 rpm.
e. Dimensi kabin : 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m, kabin terbuat dari kayu
triplek dengan tebal 3,5 mm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
f. Penggerak kompresor, mempergunakan motor listrik dengan daya 2 hp.
1.5 Manfaat
Manfaat penelitian tentang karakteristik AC mobil adalah :
a. Dapat menambah ilmu pengetahuan dan kepustakaan seputar AC mobil.
b. Membuat percontohan alat AC mobil dengan kontruksi sederhana sehingga
mudah dalam pengamplikasianya yang dapat diterima oleh masyarakat
Indonesia.
c. Bagi mahasiswa, penelitian yang telah dilakukan dapat membantu pemahaman
tentang AC mobil yang lebih mendalam.
d. Hasil penelitian memberikan gambaran tentang karakteristik AC mobil yang
ada di pasaran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Dasar Teori
2.1.1 Definisi Mesin AC Mobil
AC Mobil adalah alat yang digunakan pada kendaraan beroda empat, yang
digunakan untuk mengkondisikan udara, meliputi suhu udara, kelembaban udara,
kebutuhan udara segar dan kebersihan udara yang ada di dalam kabin mobil.
Tujuan pemasangan AC pada mobil agar pengguna mobil atau penumpang mobil
dapat merasakan kenyamanan dan kesejukan udara jika berada didalam ruang
mobil.
Gambar 2.1 AC mobil
(Sumber : http://topbengkel.blogspot.com/2011/11/image-series-car-air-
conditioner_10.html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Gambar 2.2 AC mobil
(Sumber : http://repairpal.com/heating-ac)
Dengan adanya putaran kompresor yang digerakkan oleh motor bakar,
kompresor bekerja menghisap gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah
dari saluran hisap. Kompresor kemudian memampatkan gas refrigeran sehingga
menjadi uap atau gas panas lanjut bertekanan tinggi dan besuhu tinggi refrigeran.
Gas refrigeran yang bertekanan tinggi tersebut kemudian mengalir masuk ke
kondensor dan refrigeran akan didinginkan oleh udara luar mesin AC mobil
(panas berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya) sehingga suhunya
menjadi turun mencapai suhu kondensasi dan wujudnya berubah menjadi cair
(kondensasi atau mengembun) tetapi tekanannya tetap tinggi. Refrigeran cair yang
bertekanan tinggi (tetapi suhunya telah rendah) ini selanjutnya mengalir ke dalam
filter drier. Refrigeran cair kemudian masuk kedalam katup ekspansi, sehingga
tekanannya turun drastis. Dari katup ekspansi, refigeran cair yang bertekanan dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
bersuhu rendah kemudian memasuki ruang evaporator. Di dalam evaporator
refrigeran segera berubah wujud menjadi gas (menguap). Refrigeran dapat
berubah wujud dari cair menjadi gas karena ada kalor yang mengalir ke
evaporator dari lingkungan di sekitar evaporator. Seperti diketahui, suhu
lingkungan evaporator lebih tinggi dari suhu evaporator.
Mesin AC mobil yang dirancang di dalam penelitian ini menggunakan
motor listrik (pengganti motor bakar) sebagai penggerak kompresor memiliki
daya sebesar 2 hp, daya putaran sebesar 1200 rpm dan refrigeran yang digunakan
adalah R-134a. refrigeran berfungsi sebagai fluida kerja yang mengalir pada tiap
komponen utama dalam AC Mobil.
2.1.1 Komponen utama AC mobil dan siklus kompresi uap
2.1.2.1 Komponen utama AC mobil
Komponen utama AC mobil dapat digolongkan menjadi komponen
utama dan komponen tambahan
Gambar 2.3 Skematik komponen AC mobil
Komponen utama AC mobil meliputi kompresor,kondensor, evaporator, dan
katup ekspansi.
a. Kompresor
Kompresor adalah suatu alat dalam AC mobil yang cara kerjanya dinamis
atau bergerak. Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan freon (dari tekanan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
rendah ke tekanan tinggi). Kompresor bekerja menghisap sekaligus memompa
refigeran sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refigeran. Kompresor yang sering
dipakai pada AC mobil adalah: swash plate, resipro (crank shaft) dan wobble
plate. Pada kompresor jenis swash plate, gerakan torak diatur oleh swash plate
pada jarak tertentu dengan 6 atau 10 silinder. Ketika salah satu sisi pada torak
melakukan langkah tekan, maka sisi yang lainnya melakukan langkah isap. Pada
dasarnya, proses kompresi pada tipe ini sama dengan proses kompresi pada
kompresor tipe crank shaft. Perbedaannya terletak pada adanya tekanan oleh katup
isap dan katup tekan. Selain itu , perpindahan gaya pada tipe swash plate tidak
melalui batang penghubung (connecting rod), sehingga getarannya lebih kecil.
Gambar 2.4 Kompresor jenis swash plate
(Sumber : http://globaldensoproducts.com/climate-control/car-air-conditioning-
system/compressor/swash-plate-fixed-displacement-compressor/)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Selain kompresor swash plate terdapat juga kompresor resipro (crank
shaft) dan wobble plate yang biasa digunakan dalam mesin AC mobil. Kompresor
resipro (crank shaft) bekerja dengan memanfaatkan gerak putar dari mesin yang
diterima oleh crank shaft kompresor. Di dalam kompresor gerak putar dari crank
shaft diubah menjadi menjadi gerak bolak balik torak untuk menghisap dan
memampatkan refrigerant. Prinsip kerja kompresor torak terdiri dari dua langkah,
yaitu langkah hisap dan langkah kompresi. Saat langkah hisap torak bergerak
turun dari titik mati atas ke titik mati bawah, volume silinder mengembang
sehingga tekanan di dalam silinder turun atau terjadi kevakuman di dalam silinder.
Akibatnya katup hisap membuka dan refrigeran masuk ke dalam silinder. Proses
ini berlangsung sampai torak mencapai titik mati bawah.Pada langkah kompresi,
torak bergerak naik dari titik mati bawah ke titik mati atas. Refrigeran mengalami
pemampatan sehingga tekanan dan temperaturnya naik. Akibat tekanan refrigeran
yang tinggi, katup hisap akan menutup dan katup buang membuka sehingga
refrigeran keluar dan mengalir ke kondensor.
Gambar 2.5 Kompresor resipro (crank shaft)
(Sumber : https://otogembel.files.wordpress.com/2012/09/bagian-bagian-
kompresor-resipro.png)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Sedangkan kompresor wobble plate adalah kompresor yangmempunyai
sistem kerja sama dengan kompresor tipe swash plate. Namun dibandingkan
dengan kompresor tipe swash plate, penggunaan kompresor tipe wobble plate
lebih menguntungkan, diantaranya adalah kapasitas kompresor dapat diatur secara
otomatis sesuai dengan kebutuhan beban pendinginan. Selain itu, pengaturan
kapasitas yang bervariasi akan mengurangi kejutan yang disebabkan oleh kopling
magnet (magnetic clutch). Cara kerjanya, gerakan putar dari poros kompresor
diubah menjadi gerak bolak-balik oleh plat penggerak (drive plate) dan wobble
plate dengan bantuan guide ball. Gerakan bolak-balik ini selanjutnya diteruskan
ke torak melalui batang penghubung. Berbeda dengan jenis kompresor swash
plate, kompresor jenis wobble plate hanya menggunakan satu torak untuk satu
silinder. Meskipun jenis kompresor wobble plate mempunyai cara kerja dan
konstruksi yang berbeda, namun pada prinsipnya sama, yaitu menekan refrigeran
dan menghasilkan laju aliran massa refrigeran.
Gambar 2.6 Kompresor wobble plate
(Sumber : https://otogembel.files.wordpress.com/2012/09/bagian-bagian-
kompresor-tipe-wobble-plate.png)
Kompresor bekerja secara dinamis atau bergerak. Pergerakanya dengan
menghisap sekaligus memompa udara sehingga terjadilah sirkulasi (perputaran)
udara yang mengalir dari pipa‐pipa AC mobil. Fase refrigeran ketika masuk dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas
lanjut. Suhu gas refigeran keluar dari kompresor lebih tinggi dari suhu kerja
kondensor.
b. Kondensor
Kondensor adalah alat yang befungsi sebagai tempat kondensasi atau
pengembunan freon. Pada kondensor berlangsung tiga proses utama yaitu proses
penurunan suhu refigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh, proses dari gas jenuh
ke cair jenuh, dan proses pendinginan lanjut. Proses pengembunan refrigeran dari
kondisi gas jenuh ke cair jenuh berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap.
Saat ketiga proses berlangsung,kondensor mengeluarkan kalor dari refrigeran ke
udara lingkungan. Kalor yang dilepaskan kondensor dibuang keluar dan diambil
oleh udara sekitar. Berdasarkan media pendinginannya, kondensor dibagi menjadi
3 macam, yaitu kondensor berpendingin air, kondensor berpendingin udara dan
kondensor berpendingin air serta udara.
Kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin kapasitas kecil
adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa dengan
bersirip. Pada umumnya jenis kondensor yang sering dipakai pada AC mobil
adalah jenis pipa bersirip. Dan pada penelitian ini, kondensor yang digunakan
adalah kondensor pipa bersirip.
Gambar 2.7 Kondensor jenis pipa bersirip
(Sumber : http://www.carid.com/replace/a-c-condenser-mpn-cnddpi4011.html)
c. Evaporator
Evaporator adalah tempat terjadinya perubahan fase refrigeran dari cair
menjadi gas (penguapan). Pada saat proses perubahan fase, diperlukan energy
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
kalor. Energi kalor diambil dari lingkungan evaporator. Untuk AC mobil, energi
kalor diambil dari beban pendinginan di ruangan kabin mobil. Proses penguapan
freon di evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator
yang banyak digunakan pada AC mobil adalah pipa bersirip.
Gambar 2.8 Evaporator pipa bersirip
(Sumber : http://www.carid.com/auto7/ac-evaporator-core.html)
d. Katup Ekspansi
Katup ekspansi adalah salah satu alat ekspansi. Katup ekspansi ini
mempunyai dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran dan untuk
mengatur aliran refigeran ke evaporator. Katup ekspansi merupakan suatu pipa
dan katup yang mempunyai diameter yang paling kecil jika dibandingkan dengan
pipa‐pipa lainnya. Penurunan tekanan refrigeran dikarenakan adanya gesekan
dengan bagian dalam katup ekspansi. Proses penurunan tekanan dalam katup
ekspansi diasumsikan berlangsung pada entalpi konstan atau sering disebut
isoenthalpy (proses yang ideal ). Pada saat refrigeran masuk ke dalam katup
ekspansi, refrigeran berada dalam fase cair penuh,tetapi ketika masuk evaporator
fase refrigeran berupa campuran fase cair dan gas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Gambar 2.9 Katup Ekspansi
(Sumber : http://www.asia.ru/en/ProductInfo/931301.html )
Komponen tambahan mesin AC mobil meliputi kipas kondensor, receiver
drier, blower/fan, dan kopling magnet.
a. Kipas kondensor
Kipas kondensor adalah alat yang digunakan untuk membantu kondensor
melepas kalor ke lingkungan sekitar.
Gambar 2.10 Kipas kondensor
b. Receiver drier
Receiver drier merupakan tabung penyimpan refrigerant cair, berisikan
fiber dan desiccant (bahan pengering) untuk menyaring benda-benda asing dan
uap air yang terikat pada sirkulasi refrigeran. Filter / receiver drier menerima
cairan refrigeran bertekanan tinggi dari kondensor dan mengalirkan ke katup
ekspansi (katup ekspansi). Filter / Reciever drier mempunyai 3 fungsi yaitu :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
menyimpan refigeran, menyaring benda-benda asing dan uap air dan memisahkan
gelembung gas dengan cairan refrigerant sebelum dimasukkan ke katup ekspansi.
Receiver drier dilengkapi dengan filter, desiccant, sight glass dan fusible
plug. Filter berfungsi membersihkan kotoran yang ada dalam refrigeran. Jika
refrigeran kotor akan menyebabkan karat pada komponen-komponen pada sistem
AC. Desiccant berfungsi untuk mencegah terjadinya pembekuan kotoran di dalam
lubang katup ekspansi dan evaporator. Kotoran yang membeku tersebut
menghambat aliran refrigeran, fusible plug berfungsi sebagai alat sebagai alat
pengaman .Jika kondensor rusak atau beban pendinginan berlebihan, maka
tekanan akan merusak komponen, dalam keadaan ini solderan khusus pada fusible
plugmeleleh sehingga refrigeran dapat keluar. Dengan demikian, komponen tidak
rusak dan solderan khusus tersebut meleleh pada suhu 950C sampai dengan
1000C.
Gambar 2.11 Receiver Drier
(Sumber : http://www.autoatlanta.com/porsche-
parts/accessories.php?sec=Body&model=944%201982-85&subsec=A/C-
and-Climate-Control)
c. Blower/fan
Blower/fan adalah alat untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator
ke ruangan cabin mobil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Gambar 2.12 Blower/fan Evaporator
d. Kopling Magnet
Kopling magnet adalah alat yang berfungsi menghubungkan dan memutus
kompresor dengan motor penggeraknya. Cara kerja kopling magnet : bila sakelar
dihubungkan, magnet listrik akan menarik plat penekan sampai berhubungan
dengan roda pulley dan poros kompresor terputar. Pada waktu sakelar diputuskan
pegas plat pengembali akan menarik plat penekan sehingga putaran motor
penggerak terputus dari poros kompresor (putaran mesin hanya memutar puli
saja).
Gambar 2.13 Kopling Magnet
(Sumber : http://m-
edukasi.kemdikbud.go.id/online/2008/sistemac/komponen.html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
1.1.2.1 Siklus kompresi uap
Dari sekian banyak sistem mesin refigerasi yang ada, jika kita lihat sistem
refigerasi siklus kompresi uap yang paling banyak digunakan pada mesin AC
mobil. Sistem refigerasi siklus kompresi uap ini memiliki empat komponen
utamna yakni, kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator.
Gambar 2.14 Skema siklus kompresi uap
Proses skema alir siklus kompresi uap (gambar 2.14) diagram:
Panas dari lingkungan akan menguapkan refrigeran. Kemudian uap refrigeran
akan dikompres oleh kompresor hingga mencapai tekanan kondensor, dalam
kondensor uap refrigeran dikondensasikan dengan cara membuang panas dari uap
refrigeran ke lingkungannya. Kemudian refrigeran akan kembali di teruskan ke
dalam evaporator. Dalam diagram P-h siklus kompresi uap ideal dapat dilihat
dalam gambar 2.14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Gambar 2.15 Siklus kompresi uap diagram P-h
Gambar 2.16 Siklus kompresi uap pada diagram T-s.
Siklus kompresi uap pada Gambar 2.15, Gambar 2.16 tersusun dari beberapa
tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses pendinginan dengan penurunan
suhu, proses kondensasi, proses pendinginan lanjut, proses ekspansi (proses
penurunan tekanan), evaporasi, dan proses pemanasan lanjut.
Proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap :
a. Proses kompresi (1-2)
Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16.
Refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan
sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur lingkungan
(refrigeran mengalami fasa superheated / gas panas lanjut).
b. Proses pendinginan suhu gas panas lanjut (2-2a)
Proses pendingin dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap
2-2a dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16. Refrigeran mengalami penurunan suhu
pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan,
karena suhu refigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.
c. Proses kondensasi (2a-2b)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-2b dari Gambar 2.15 dan Gambar
2.16. Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh.
Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran
kalor dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu
udara lingkungan.
d. Proses pendinginan lanjut (2b-3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b-3 dari Gambar 2.15 dan
Gambar 2.16. Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu
refrigeran dari keadaan cair jenuh ke refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada
tekanan konstan. Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor
benar- benar dalam fase cair.
e. Proses penurunan tekanan (3-4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 dari Gambar 2.1 dan
Gambar 2.16. Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke katup ekspansi dan
mengalami proses penurunan tekanan dan penurunan suhu. Sehingga suhu
refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran
berubah dari fase cair menjadi fase campuran : cair dan gas.
f. Proses evaporasi (4-4a)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.15 dan Gambar 2.16.
Refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator dan
kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan di dinginkan sehingga fasa
dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses berlangsung pada
tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang tetap.
g. Proses pemanasan lanjut (4a-1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 dari Gambar 2.15 dan
Gambar 2.16. Pada saat refrigeran meninggalkan evaporator refrigeran kemudian
mengalami proses pemanasan lanjut. Dengan adanya proses pemanasan lanjut fase
refrigeran berubah dari fase gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Dengan demikian
refrigeran sebelum masuk kompresor benar – benar dalam fase gas. Proses
berlangsung pada tekanan konstan.
2.1.2.3 Rumus-Rumus Perhitungan Karakteristik Untuk Mesin Pendingin
Dalam analisa unjuk kerja mesin AC mobil yang meliputi : kerja
kompresor, kalor yang dilepas kondensor dalam persatuan massa refrigeran,
kalor yang serap evaporator dalam persatuan massa refrigerant, COP aktual, COP
ideal, efisiensi dan laju aliran massa dihitung dengan mempergunakan
persamaan – persamaan yang data – datanya diperoleh dari p-h diagram.
Persamaan perhitungan tersebut sebagai berikut:
a. Kerja kompresor
Besarnya kerja kompresor dapat dihitung dengan Persamaan (2.1)
(2.1)
Pada Persamaan (2.1)
: kerja kompresor persatuan massa refrigeran
: enthalpy saat masuk kompresor
: enthalpy saat keluar kompresor
b. Kalor yang di lepas kondensor
Kalor yang dilepas kondensor dapat di hitung dengan Persamaan (2.2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
(2.2)
Pada Persamaan (2.2)
: kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
: enthalpy saat keluar kondensor
: enthalpy saat keluar kondensor
c. Kalor yang diserap evaporator
Kalor yang diserap evaporator dapat di hitung dengan Persamaan (2.3)
(2.3)
Pada Persamaan (2.3)
: kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran
: enthalpy saat keluar evaporator
: enthalpy saat masuk evaporator
d. Coefficient Of Performance (COPaktual)
COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari siklus
refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin maka
akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai satuan
karena merupakan perbandingan antara dampak refrigerasi ( ) dengan kerja
kompresor ( ) dinyatakan dalam Persamaan (2.4)
(2.4)
e. COP ideal (Coefficient Of Performance).
Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada
siklus kompresi uap standar dapat di hitung dengan persamaan (2.5)
COP ideal :
(2.5)
Pada Persamaan (2.5)
COP ideal : koefisien prestasi maksimum AC mobill
Te : suhu evaporator
Tc : suhu kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
f. Efisiensi AC mobil
Besarnya efisiensi Mesin AC mobil dapat di hitung dengan menggunakan
Persamaan (2.6)
Efisiensi :
(2.6)
Pada Persamaan (2.6)
COPideal : koefisien prestasi maksimum AC mobil
COPaktual : koefisien prestasi AC mobil
g. Laju aliran massa
Laju aliran massa refrigerant dapat di hitung dengan Persamaan (2.7)
ṁ :
=
(2.7)
Pada Persamaan (2.7)
ṁ : laju aliran massa refrigeran
V : voltase kompresor (v)
I : Arus kompresor (ampere)
: Daya kompresor
Dengan bantuan p-h diagram maka dapat diketahui nilai enthalpy dari
setiap prosesnya. P-h diagram yang dipakai tergantung pada refrigeran yang
dipakai. Pada penelitian ini digunakan p-h diagram untuk refrigeran 134a. p-h
diagram untuk R134a dapat dilihat pada Gambar 2.17.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 2.17 P-h diagram refrigeran R-134a
2.1.2.4 Bahan Pendingin (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 AC mobil. adalah R-134a karena tidak merusak
lapisan ozon saat terjadi penguapan dan titik didih R-134a adalah -26.3°C dengan
rumus molekul CH2FCF3.
Syarat-syarat refrigeran
Refrigeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi uap
sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :
- Tidak beracun.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
- 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.
- Tidak merusak lapisan ozon.
- Tidak beracun, berwarna, dan berbau.
- Memiliki kestabilan yang tinggi.
- Berisi zeolite yang dapat menghilangkan uap air.
Gambar 2.18 Refigeran R-134a
2.1 Tinjauan Pustaka
Anwar, K (2010), melakukan penelitian mengenai efek beban pendingin
terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi, koefisien
prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
eksperimental dengan variasi beban pendingin. Beban pendingin yang diperoleh
dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang
pendingin. Pengambilan data dilakukan secara langsung pada unit pengujian
mesin pendingin. Data dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen
dengan menentukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa peningkatan beban pendingin menghasilkan koefisien
prestasi sistem pendingin berbentuk kurva parabola. Performa optimum pada
pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan COP
sebesar 2,64.
Marindho (2014) telah melakukan pengujian kinerja HFC-134a refrigerant
pada AC mobil sistem (percobaan statis) dengan variasi kecepatan motor.
Pengujian unjuk kerja AC mobil (static experiment) menggunakan refrigerant
HFC134a dengan variasi kecepatan motor, sistem pengkondisian udara yang
digunakan saat ini pada mobil adalah sistem kompresi uap. Penelitian ini
dilakukan dengan menguji HFC134a pada sistem AC mobil. Putaran kompresor
dengan menggunakan variasi kecepatan motor pada 840 rpm, 1400 rpm, 1680
rpm, dan 1960 rpm. Hasil dari penelitian ini digunakan untuk memperoleh data
unjuk kerja dari AC mobil. Berdasarkan analisa data dan pembahasan dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut semakin tinggi putaran kompresor maka COP
akan mengalami penurunan, begitu juga sebaliknya. Pada putaran 840 rpm dapat
menghasilkan COP aktual = 3,509, pada putaran 1400 rpm dapat menghasilkan
COP aktual = 3,139 pada putaran 1680 rpm dapat menghasilkan COP aktual 2,803
pada putaran 1960 rpm dapat mnghasilkan COP aktual = 2,635.
Wilis,GR (2013), melakukan penelitian terhadap penggunaan refrigeran R22
dan R134a pada mesin pendingin. Metode yang digunakan adalah metode
eksperimental dengan variasi refrigeran, yaitu dengan menggunakan refrigeran
R22 dan R134a. Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh beberapa
kesimpulan. Pertambahan beban berpengaruh pada naiknya kerja kompresi tetapi
tidak diiringi kenaikan kapasitas evaporasi yang signifikan sehingga COP yang
dihasilkan tiap penambahan beban mengalami penurunan. Penggunaan refrigeran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja mesin. R22 dari
segi prestasi kerjanya lebih baik daripada R134a, tetapi R22 tidak ramah
lingkungan, sebaliknya, R134a lebih ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya
lebih rendah dari R22.
Yuswandi (2007) telah melakukan penelitian tentang pengujian unjuk kerja
sistem AC mobil statik eksperimen menggunakan refrigerant CFC-12 dan HFC-
134a dengan variasi putaran (rpm) kompresor. Penelitian tersebut bertujuan untuk
mengetahui pengaruh variasi putaran kompresor terhadap unjuk kerja dari sistem
AC mobil. Peneliti memakai alat peraga mesin AC mobil yang telah dilengkapi
dengan sensor temperatur dan tekanan. Komponen utama sistem AC mobil terdiri
dari : kompresor, kondensor, receiver drier, katup ekspansi, dan evaporator.
Fluida kerja yang digunakan yaitu refrigeran CFC-12 dan HFC-134a. Pengujian
dilakukan dengan memvariasikan putaran kompresor , yaitu 1000 rpm, 1200 rpm,
1500 rpm, 1800 rpm, dan 2000 rpm. Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi
putaran kompresor maka COP akan mengalami penurunan. CFC-12 mempunyai
COPcarnot, COPstandar, dan COPaktual yang lebih tinggi dibandingkan dengan HFC-
134a. Kapasitas refrigerasi dan kerja kompresi HFC-134a mempunyai nilai yang
lebih besar dibandingkan CFC-12.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
BAB III
Metode Penelitian (Perancangan Pembuatan Alat)
3.1 Diagram Alir Penelitian
Langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian tentang AC mobil
ini mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
Persiapan komponen : motor listrik, kompresor, kondensor,
evaporator, katup ekspansi, adaptor, kipas kondensor, blower
evaporator dan ruang kabin.
Perakitan Komponen-Komponen AC mobil
Proses pemvakuman
Pengisian Refrigerant R134a.
Pengambilan data P1, P2, T1, T3,Truang, I dan V
Pengolahan data Qin, Qout, Win, Copaktual, Copideal,efisiensi dan
laju aliran massa
Selesai
Uji coba
Mulai
Tidak baik
Baik
Penggambaran siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk
memperoleh h1, h2, h3, h4, Te dan Tc
Pembahasan, kesimpulan dan saran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
3.2 Komponen-komponen mesin AC mobil
Komponen utama AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah
kompresor, kondensor, katup ekspansi, reciever drier, evaporator dan fluida kerja
refrigeran R134a.
Gambar 3.2 komponen AC mobil
a) Kompresor
Kompresor yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar
3.3.
Spesifikasi kompresor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Gambar 3.3 Kompresor jenis swash plate
(Sumber : http://globaldensoproducts.com/climate-control/car-air-conditioning-
system/compressor/swash-plate-fixed-displacement-compressor/)
Jenis kompresor : Swash Plate
Voltase : 220 Volt
b) Kondensor
Kondensor yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar
3.4
Spesifikasi kondensor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut:
Jenis : Kondensor pipa bersirip
Bahan pipa : Besi, diameter : 6 mm
Bahan sirip : Besi, jarak antar sirip : 3 mm
Banyak sirip : 1100
Ukuran : p x l x t = 50 cm x 40 cm x 3 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 3.4 Kondensor
c) Katup ekspansi
Katup ekspansi yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada
Gambar 3.5
Spesifikasi katup ekspansi yang dipergunakan pada penelitian ini adalah
sebagai berikut:
Diameter katup ekspansi : 0,028 inchi
Bahan katup ekspansi : tembaga
Gambar 3.5 Katup Ekspansi
d) Evaporator
Evaporator yang dipergunakan dalam penelitian seperti tersaji pada Gambar
3.6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut :
Bahan pipa evaporator : tembaga, diameter : 6 mm
Bahan sirip evaporator : alumunium
Ukuran evaporator : p x l x t = 30 cm x 10 cm x 5 cm
Gambar 3.6 Evaporator
e) Receiver/Drier
Receiver/Drier yang dipergunkan dalam penelitian ini seperti tersaji pada
Gambar 3.7
Spesifikasi receiver/drier yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut :
Bahan tabung receiver/drier : besi
Diameter : 6 cm
Panjang (tinggi) : 25 cm
Gambar 3.7 Receiver/drier
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
f) Refrigeran R134a
Refrigeran R134a dipergunakan sebagai fluida kerja AC mobil yang dibuat.
Dalam penelitian ini dipergunakan refrigeran R134a karena lebih ramah
lingkungan dibandingkan dengan jenis refrigeran lain yang tersedia dipasaran.
Gambar 3.8 Tabung berisi refrigeran R134a
(sumber : http://www.indotrading.com)
3.2.1 Peralatan pendukung pembuatan AC mobil
a) 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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 3.9 Pengembang pipa
b) Tube Cutter (alat pemotong pipa)
Tube cutter fungsinya sebagai alat untuk memotong pipa tembaga. Agar
hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah pengelasan pada
proses selanjutnya. Tidak membuat pipa menjadi bengkok.
Gambar 3.10 Pemotong pipa
c) Pompa vakum
Pompa vakum fungsinya untuk mengosongkan atau menghilangkan gas-
gas yang tidak perlu seperti udara dan uap air di dalam sistem mesin Ac mobil
sebelum diisi freon sebagai fluida kerja. Hal ini dilakukan agar tidak mengganggu
kerja mesin pendingin saat dioperasikan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 3.11 Pompa vakum
d) Manifold gauge
Manifold gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigran baik pada
saat pengisian maupun pada saat beroperasi. Pada mesin pendingin ini dipasang 2
manifold gauge pada tekanan keluar kompresor dan tekanan masuk (isap)
kompresor. Manifold gauge yang digunakan ada 2 jenis seperti pada Gambar
3.12.
- Tekanan 0-220 Psi (dipasang pada pipa masuk kompresor, berwarna biru).
- Tekanan 0-500 Psi (dipasang pada pipa keluar kompresor, berwarna merah).
Gambar 3.12 Manifold gauge
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
e) Plat besi
Plat besi memiliki fungsi sebagai kerangka dasar dalam pembuatan mesin
AC mobil.
Gambar 3.13 Plat Besi
f) Sterefoam
Sterefoam mempunyai fungsi sebagai isolator, agar tidak terjadi
kebocoran beban pendinginan.
Gambar 3.14 Sterefoam
g) Mesin Listrik
Mesin listrik berfungsi sebagai penggerak kompresor atau digunakan
sebagai pengganti engine/motor bakar pada mobil kenyataannya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 3.15 Mesin Listrik
Spesifikasi Motor Listrik yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah
sebagai berikiut:
Daya motor listrik : 2 hp
Rpm motor listrik : 1480 rpm
Voltase Motor listrik : 220
h) Adaptor
Adaptor mempunyai fungsi untuk merubah arus listrik dari AC menjadi
DC karena motor listrik yang ada pada kipas kondensor dan blower evaporator
mempergunakan arus DC.
Spesifikasi adaptor yang dipergunakan dalam penelitian adalah sebagai
berikut:
Arus : 7,5 A
Voltase : 12 volt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Gambar 3.16 Adaptor
i) Kipas kondensor
Kipas kondensor berfungsi untuk mengalirkan fluida udara melewati
kondensor agar proses pelepasan kalor pada kondensor dapat dipercepat.
Gambar 3.17 Kipas Kondensor
j) Blower
Blower digunakan untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator ke
ruang kabin mobil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Gambar 3.18 Blower
k) Fan / Kipas angin
Fan / Kipas angin berfungsi untuk membantru adaptor pada saat
menggerakan kipas kondensor dan blower, agar panas adaptor dapat dibuang ke
udara sekitar dengan bantuan fan tersebut.
Gambar 3.19 Fan / kipas angin
l) Thermostat
Thermostat berfungsi sebagai pengatur suhu pada evaporator, jika suhu
evaporator sudah tercapai sesuai kebutuhan maka alat ini akan memutuskan arus
listrik sehingga kopling magnet yang ada di kompresor lepas dan kompresor
berhenti bekerja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Gambar 3.20 Thermostat
m) Kabin (ruang AC mobil)
Kabin ini berfungsi sebagai ruang pendinginan AC mobil yang terbuat
dari triplek dan rangka kayu dan dilapisi dengan sterefoam. Ruang pendinginan
ini memiliki ukuran p x l x t ( 1,5 m x 1.2 m x 1 m ).
Gambar 3.21 Kabin
3.3 Persiapan Alat dan Bahan
Persiapan komponen harus dilakukan sebelum memulai tahap proses
pembuatan AC mobil. Komponen yang harus dipersiapkan berupa komponen-
komponen utama AC mobil (Kompresor, Evaporator, Katup ekspansi dan
Kondensor) dan alat bantu yang diperlukan dalam pembuatan AC mobil. Hal ini
sangat perlu dilakukan karena mempercepat dan mempermudagh proses
selanjutnya dalam pembuatan AC mobil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Setelah semua komponen-komponen disiapkan, maka akan dilanjutkan
pada proses penyambungan komponen-komponen AC mobil.
3.4 Langkah-Langkah Pembuatan AC mobil
Langkah-langkah pembuatan AC mobil dapat diketahui sebagai berikut:
a. Proses pembuatan rangka AC mobil, kabin dan rangkaian kelistrikan
Pada proses ini, rangka dan komponen AC mobil sudah terpasang dan
rangka tersebut menggunakan plat besi seperti yang tertera pada Gambar 3.13.
Kemudian pembuatan kabin dilakukan dengan meggunakan triplek dan kayu
balok. Kabin dibuat dengan berukuran p x l x t ( 1,5 m x 1,2 m x 1 m ) dan diberi
lapisan sterefoam pada bagian dalam ruang kabin tersebut agar dapat mengurangi
terjadinya kebocoran dan memaksimalkan kerja pendinginan di dalam ruang
kabin tersebut. Kemudian setelah kabin jadi, langkah selanjutnya ialah dalam hal
kellistrikan, terutama pada kelistrikan untuk penggerak blower dan kipas
kondensor yang belum dapat digunakan, sehingga perlu adanya perbaikan sistem
kelistrikan pada rangkaian tersebut. Dalam melakukan perbaikan, diperlukan
adaptor yang digunakan untuk menggerakan blower dan kipas kondensor. Adaptor
tersebut dihubungkan ke blower dan kipas kondensor dengan menghubungkan
kabel adaptor dengan kabel blower dan kipas kondensor.
Gambar 3.22 Rangkaian listrik adaptor – kipas kondensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Gambar 3.23 Rangkaian listrik adaptor - blower
b. Proses pemasangan manifold gauge
Proses pemasangan manifold gauge dilakukan sebelum proses
pemvakuman, dikarenakan jika proses pemasangan manifold gauge ini dilakukan
stelah pemvakuman maka ini akan sia-sia saja karena akan timbul lagi udara-
udara yang tidak diperlukan. Maka dari itu proses pemasangan manifold gauge
dilakukan. Dalam pemasangan manifold gauge ini diperlukan pengembang pipa
dan pemotong pipa karna manifold gauge akan disambungkan dengan kompresor
dengan mengguanakan pipa yang terbuat dari alumunium, manifold gauge ini
harus di sambungkan dengan kompresor karena memiliki fungsi untuk mendeteksi
tekanan yang terjadi didalam kompresor AC mobil.
c. Proses pemvakuman AC mobil
Dalam proses pemvakuman ini diperlukan pompa vakum yang memiliki
fungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Proses ini bertujuan untuk
mengeluarkan udara-udara yang masih terjebak dalam saluran-pipa di AC mobil
agar siklus AC mobil dapat bekerja dengan maksimal.
d. Proses pengisisan Refigerant R134a
Dalam proses ini diperlukan refigerant R134a sebagai fluida kerja AC
mobil. Tekanan refigeran yang dimasukan dalam siklus AC mobil harus sesuai
dengan standar kerja AC mobil agar dapat bekerja dengan maksimal. Pada saat
pengisian refigeran ini sebaiknya mesin AC mobil dilanyakan, yang diharapkan
adalah agar refgeran dapat terisi penuh di semua komponen AC mobil dan
bersirkulasi dengan baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
e. Proses pengujian AC mobil
Dalam proses ini seluruh komponen harus sudah jadi dan sudah terpasang
dengan benar dan refigeran sudah terisi dengan baik. Kemudian mesin AC mobil
ini di nylakan dan ditunggu kira-kira 30-60 menit. Bila terjadi bunga es pada
evaporator dan katup ekspansi yang menghubungkan antara evaporator dan katup
ekspansi serta tekanan pada manifold gauge cenderung konstan, maka AC mobil
sudah siap digunakan untuk diambil data.
Gambar 3.24 Tekanan normal pada pengujian alat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Mesin yang diteliti
Mesin yang diteliti merupakan AC mobil dengan siklus kompresi uap hasil
rangkaian sendiri dengan komponen standar dari AC mobil yang tersedia di
pasaran. AC mobil yang dirangkai menggunakan daya motor listrik 2 hp dan
dengan putaran kompresor sebesar 1200 rpm.
Gambar 4.1 Mesin AC mobil yang diteliti
4.2 Skematik Mesin AC mobil yang Diteliti
Gambar 4.2 adalah skematik AC mobil yang diteliti. Dalam skematik ini
ditentukan posisi titik – titik yang akan dipasang alat ukur dengan siklus kompresi
uap yang sudah dirangkai.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gambar 4.2 Posisi alat ukur suhu dan tekanan pada skematik mesin AC mobil
Keterangan untuk Gambar 4.2 :
Titik 1 : tempat pemasangan alat ukur termokopel 1 (T1) dan tekanan (P1)
Titik 2 : tempat pemasangan alat ukur tekanan (P2)
Titik 3 : tempat pemasangan alat ukur termokopel 2 (T3)
4.3 Alat Bantu Penelitian
Proses penelitian AC mobil ini membutuhkan alat – alat yang digunakan
dalam pengujian AC mobil. Alat – alat bantu tersebut adalah :
a. Termokopel dan penampil suhu
Termokopel berfungsi sebagai sensor suhu untuk mengubah perbedaan
suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik. Penampil suhu mempunyai
fungsi sebagai alat untuk memperlihatkan nilai suhu yang diukur.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 4.3 Termokopel Gambar 4.4 Penampil suhu
b. Pengukur tekanan
Pengukur tekanan berfungsi untuk mengetahui nilai tekanan refrigeran.
Pengukuran tekanan berwarna merah untuk mengukur tekanan tinggi dan yang
berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah.
Gambar 4.5 Pengukur tekanan
c. P-h diagram R134a
P-h diagram ini berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap
mesin pendingin. Dengan p-h diagram , dapat diketahui nilai enthalpi disetiap titik
yang diteliti (h1, h2, h3 dan h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 4.6 Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R134a.
d. Alat pengukur suhu ruangan (Thermometer)
Thermometer berfungsi untuk mengetahui suhu ruangan yang ada di
dalam kabin atau ruang yang akan didinginkan.
Gambar 4.7 Thermometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
e. Kabel roll
Kabel roll adalah alat yang berfungsi untuk menghubungkan sumber listrik
ke sejumlah alat listrik maupun elektronik.
Gambar 4.8 Kabel roll
4.4 Cara mendapatkan data suhu dan tekanan pada titik yang telah
ditentukan
Untuk mendapatkan data suhu pada 2 titik (T1 dan T3) dan data tekanan pada 2
titik (P1 dan P2) pada Gambar 4.1 dipergunakan alat ukur termokopel dan alat ukur
tekanan. Pengukuran suhu dan pengukuran tekanan dilakukan setiap 3 menit sekali.
Hanya saja, ketika suhu udara di ruang kabin sudah mencapai 210C kopling magnet
denngan otomatis sudah terputus.
Tabel 4.1 Tabel untuk pengukuran suhu dan tekanan
No Waktu t
(menit)
T1
(oC)
T3
(oC)
P1
(psia)
P2
(psia) V I
1 3 ... ... ... ... ... ...
2 6 ... ... ... ... ... ...
3 15 ... ... ... ... ... ...
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
4.6 Cara mengolah data dan pembahasan
Prosedur pengolahan data :
a. Setelah semua data suhu ( T1, T3) dan tekanan (P1, P2) pada setiap titik
diperoleh maka langkah selanjutnya adalah menggambarkan proses siklus
kompresi uap pada P – h diagram untuk mendapatkan nilai entalpi (h1, h2, h3,
h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) dan suhu refrigeran keluar
kompresor (T2).
b. Nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk menghitung
besarnya energi persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor,
menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran menghitung besarnya
energi persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator, nilai COP ideal,
nilai COP aktual AC mobil, efisiensi AC mobil dan laju aliran massa
refrigerant.
c. Perhitungan dan pengolahan data dapat menggunakan persamaan – persamaan
yang ada seperti Persamaan (2.1) untuk menghitung kerja kompresor,
Persamaan (2.2) untuk mehitung energi kalor yang dilepas kondensor,
Persamaan (2.3) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator, Persmaan
(2.4) untuk mehitung COPaktual, Persamaan (2.5) untuk menghitung COPideal,
Persamaan (2.6) untuk menghitung efisiensi AC mobil dan persamaan (2.7)
untuk menghitung laju aliran massa refrigeran.
d. Hasil – hasil perhitungan kemudian digambarkan dalam bentuk grafik
terhadap waktu.
e. Hasil – hasil penggambaran dalam bentuk grafik tersebut kemudian dilakukan
pembahasan. Pembahasan dilakukan dengan mempertimbangkan hasil – hasil
penelitian sebelumnya atau hasil penelitian orang lain. Juga harus
memperhatikan tujuan – tujuan penelitian yang sudah ditentukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
4.7 Cara mendapatkan kesimpulan
Kesimpulan dapat diperoleh dari pembahasan hasil penelitian yang sudah
dilakukan. Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus
dapat menjawab tujuan dari penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
5.1. Data Hasil Percobaan
Data hasil percobaan untuk nilai tekanan refrigeran (P1 & P2) dan suhu
refrigeran (T1 & T3) pada titik-titik yang telah ditentukan pada waktu tertentu,
disajikan pada Tabel 5.1.
Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 & P2) dan suhu (T1 & T3)
No Waktu t
(menit)
P1
(Psia)
P2
(Psia)
T1
(oC)
T3
(oC)
V I
1 3 34,0 177,7 22,05 27,85 220 5,49
2 6 35,0 177,2 18,23 27,38 220 5,57
3 15 34,7 169,2 20,43 28,73 220 5,58
4 18 35,5 170,2 20,80 29,83 220 5,60
5 27 34,0 155,7 20,58 28,98 220 5,55
6 30 34,0 167,7 20,58 29,40 220 5,69
7 33 35,6 179,7 22,18 26,28 220 4,86
8 39 34,7 171,0 21,00 29,40 220 5,54
9 42 35,2 174,2 21,75 29,40 220 5,55
10 51 34,7 174,2 20,38 30,88 220 5,73
11 54 34,1 172,7 22,63 28,58 220 5,74
12 60 35,5 174,7 20,50 30,53 220 5,66
13 63 35,3 176,7 20,40 30,55 220 5,59
14 72 34,2 177,0 20,35 30,70 220 5,70
15 75 34,5 165,2 21,23 31,75 220 5,79
16 84 35,0 171,2 20,58 29,88 220 5,61
17 87 35,7 179,0 20,90 29,98 220 5,75
18 99 36,0 173,0 23,30 32,13 220 5,64
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Tabel 5.1 Hasil pengukuran tekanan (P1 & P2) dan suhu (T1 & T3) lanjutan
No Waktu t
(menit)
P1
(Psia)
P2
(Psia)
T1
(oC)
T3
(oC)
V I
19 102 35,5 176,5 23,38 32,08 220 5,65
20 114 34,5 180,5 21,15 32,08 220 5,73
21 117 34,5 179,5 19,38 32,18 220 5,75
22 126 34,5 174,7 21,18 30,80 220 5,62
23 129 35,7 176,5 20,25 30,98 220 5,63
24 141 36,0 178,1 21,80 30,88 220 5,71
25 144 35,2 181,5 20,65 32,28 220 5,70
26 147 34,5 179,0 20,38 30,33 220 5,65
27 156 35,5 177,0 21,13 30,53 220 5,76
28 159 35,0 177,7 21,70 32,83 220 5,74
29 168 34,7 178,2 20,70 33,85 220 5,72
30 171 35,2 178,5 21,53 32,15 220 5,67
31 174 35,5 176,2 21,33 29,48 220 5,69
32 183 35,2 176,0 20,28 28,20 220 5,70
33 186 35,2 178,5 18,63 30,00 220 5,72
34 198 35,0 178,7 19,05 28,28 220 5,76
35 201 35,5 181,0 18,50 28,70 220 5,72
36 210 35,0 176,5 19,03 28,83 220 5,75
37 213 35,2 178,7 19,48 29,90 220 5,75
38 222 35,5 178,7 21,35 29,33 220 5,76
39 225 35,2 178,2 21,18 31,78 220 5,68
40 234 35,5 182,5 20,15 29,00 220 5,83
41 237 35,7 178,0 19,58 28,75 220 5,81
Keterangan :
- P1 : Tekanan refrigeran saat masuk kompresor (Psia).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
- P2 : Tekanan refrigeran saat keluar kompresor (Psia).
- T1 : Suhu refrigeran saat masuk kompresor (oC).
- T3 : Suhu refrigeran saat masuk katup ekspansi (oC).
5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data.
Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh dan dengan menggambarkan
nya 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 dari
waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.2.
Tabel 5.2 Nilai entalpi (h) dalam satuan Btu/lb
No Waktu t
(menit)
h1
(Btu/lb)
h2
(Btu/lb)
h3
(Btu/lb)
h4
(Btu/lb)
1 3 116 138 41 41
2 6 115 138 40 40
3 15 116 138 40 40
4 18 116 138 41 41
5 27 116 137 40 40
6 30 112 135 40 40
7 33 112 134 40 40
8 39 111 134 40 40
9 42 111 133 40 40
10 51 111 133 41 41
11 54 112 136 40 40
12 60 112 135 41 41
13 63 114 138 41 41
14 72 115 139 41 41
15 75 116 139 41 41
16 84 114 138 40 40
17 87 114 138 40 40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Tabel 5.2 Nilai entalpi (h) dalam satuan Btu/lb lanjutan
No Waktu t
(menit)
h1
(Btu/lb)
h2
(Btu/lb)
h3
(Btu/lb)
h4
(Btu/lb)
18 99 113 138 41 41
19 102 114 139 41 41
20 114 114 139 41 41
21 117 113 138 41 41
22 126 114 138 41 41
23 129 113 138 41 41
24 141 114 138 41 41
25 144 113 138 41 41
26 147 113 138 40 40
27 156 115 139 40 40
28 159 115 139 41 41
29 168 115 139 42 42
30 171 114 138 41 41
32 174 114 139 40 40
33 183 112 138 40 40
34 198 113 138 40 40
35 201 111 138 40 40
36 210 112 138 40 40
37 213 113 138 41 41
38 222 112 138 40 40
39 225 113 138 41 41
40 234 113 138 40 40
41 237 113 138 40 40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Dalam perhitungan ini , besar entalpi (h) dinyatakan 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 5.3.
Tabel 5.3 Besar entalpi (h) dalam satuan kJ/kg
No Waktu t
(menit)
h1
(kJ/kg)
h2
(kJ/kg)
h3
(kJ/kg)
h4
(kJ/kg)
1 3 269,8 321,0 95,4 95,4
2 6 267,5 321,0 93,0 93,0
3 15 269,8 321,0 93,0 93,0
4 18 269,8 321,0 95,4 95,4
5 27 269,8 318,7 93,0 93,0
6 30 260,5 314,0 93,0 93,0
7 33 260,5 311,7 93,0 93,0
8 39 258,2 311,7 93,0 93,0
9 42 258,2 309,4 93,0 93,0
10 51 258,2 309,4 95,4 95,4
11 54 260,5 316,3 93,0 93,0
12 60 260,5 314,0 95,4 95,4
13 63 265,2 321,0 95,4 95,4
14 72 267,5 323,3 95,4 95,4
15 75 269,8 323,3 95,4 95,4
16 84 265,2 321,0 93,0 93,0
17 87 265,2 321,0 93,0 93,0
18 99 262,8 321,0 95,4 95,4
19 102 265,2 323,3 95,4 95,4
20 114 265,2 323,3 95,4 95,4
21 117 262,8 321,0 95,4 95,4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Tabel 5.3 Besar entalpi (h) dalam satuan kJ/kg lanjutan
No Waktu t
(menit)
h1
(kJ/kg)
h2
(kJ/kg)
h3
(kJ/kg)
h4
(kJ/kg)
22 126 265,2 321,0 95,4 95,4
23 129 262,8 321,0 95,4 95,4
24 141 265,2 321,0 95,4 95,4
25 144 262,8 321,0 95,4 95,4
26 147 262,8 321,0 93,0 93,0
27 156 267,5 323,3 93,0 93,0
28 159 267,5 323,3 95,4 95,4
29 168 267,5 323,3 97,7 97,7
30 171 265,2 321,0 95,4 95,4
31 174 265,2 323,3 93,0 93,0
32 183 260,5 321,0 93,0 93,0
33 186 260,5 321,0 93,0 93,0
34 198 262,8 321,0 93,0 93,0
35 201 258,2 321,0 93,0 93,0
36 210 260,5 321,0 93,0 93,0
37 213 262,8 321,0 95,4 95,4
38 222 260,5 321,0 93,0 93,0
39 225 262,8 321,0 95,4 95,4
40 234 262,8 321,0 93,0 93,0
41 237 262,8 321,0 93,0 93,0
Contoh untuk menentukan besaran nilai-nilai enthalpi dapat dilihat dari
diagram tekanan entalpi pada jenis refrigeran R-134a. Dari diagram dapat dilihat
nilai h1 saat menit ke-75 adalah 116 Btu/lb. Dalam perhitungan satuan h
dinyatakan dalam kJ/kg jadi nilai h1 =116 Btu/lb = 269,82 kJ/kg (116 Btu/lb x
2,326 kJ/kg).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Keterangan dari diagram P-h pada Gambar 5.1 :
h1= 269,82 kJ/kg h3 = 95,37 kJ/kg
h2 = 323,31 kJ/kg h4 = 95,37 kJ/kg
Gambar 5.1 Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigeran R 134a diambil
dari data menit (t) ke-75
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
1) Kerja Kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang
dihasilkan oleh AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2-h1
= 323,31kJ/kg – 269,82 kJ/kg
= 53,5 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigeran sebesar 53,50 kJ/kg (pada saat t
= 75 menit)
2) Kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas Kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2-h3
= 323,31/kg – 95,37 kJ/kg
= 227,9 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor sebesar 227,95
kJ/kg (pada saat t = 75 menit)
3) Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.3) :
Qin = h1-h4
= 269,82 kJ/kg – 95,37 kJ/kg
= 174,5 kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 174,45
kJ/kg (pada saat t = 75 menit)
4) COP aktual
COPaktual dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari
mesin AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.4) :
COPaktual =
=
=
= 3,26
Maka COP aktual AC mobil sebesar 3,26 (pada saat t = 75 menit)
5) COP ideal
Untuk menghitung performance ideal pada AC mobil yang bekerja dengan
siklus kompresi uap, dapat menggunakan Persamaan (2.5)
COP ideal =
=
= 5,45
Maka COP ideal AC mobil sebesar 5,45 (pada saat t =75 menit)
6) Efisiensi (η)
Untuk mendapatkan efisiensi AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.6)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Efisiensi η =
x 100%
η =
x 100%
η = 57,78%
Maka efisiensiη AC mobil sebesar 57,78% (pada saat t=75 menit)
7) Laju aliran massa refrigeran (ṁ)
Untuk mendapatkan besarnya laju aliran massa refrigeran dapat dihitung
dengan Persamaan (2.7)
ṁ =
=
= 0.01 kg/s
Maka laju aliran massaAC mobil sebesar 0,01 kg/s (pada saat t = 75 menit)
5.3. Hasil Perhitungan
Hasil perhitungan secara keseluruhan dari waktu (t) 0 menit sampai (t) 240
menit untuk nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win), kalor
persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout), kalor persatuan massa
refrigeran yang diserap evaporator (Qin), COP aktual, COP ideal, efisiensi dan laju
aliran massa dari AC mobil disajikan pada Tabel 5.5 dan Tabel 5.6
Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1 & P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc)
No Waktu t
(menit)
P1
(Psia)
P2
(Psia)
T1
(oC)
T3
(oC)
Te
(oC)
Tc
(oC)
1 3 34,0 177,7 22,05 27,85 -7,2 38,9
2 6 35,0 177,2 18,23 27,38 -6,1 42,8
3 15 34,7 169,2 20,43 28,73 -6,7 40,0
4 18 35,5 170,2 20,80 29,83 -5,0 40,6
5 27 34,0 155,7 20,58 28,98 -7,2 36,1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1 & P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) lanjutan
No Waktu t
(menit)
P1
(Psia)
P2
(Psia)
T1
(oC)
T3
(oC)
Te
(oC)
Tc
(oC)
6 30 34,0 167,7 20,58 29,40 -7,2 39,4
7 33 35,6 179,7 22,18 26,28 -4,4 44,4
8 39 34,7 171,0 21,00 29,40 -6,7 43,3
9 42 35,2 174,2 21,75 29,40 -5,0 43,3
10 51 34,7 174,2 20,38 30,88 -6,7 43,3
11 54 34,1 172,7 22,63 28,58 -7,2 42,2
12 60 35,5 174,7 20,50 30,53 -6,1 42,2
13 63 35,3 176,7 20,40 30,55 -6,1 44,4
14 72 34,2 177,0 20,35 30,70 -7,2 45,0
15 75 34,5 165,2 21,23 31,75 -6,7 40,6
16 84 35,0 171,2 20,58 29,88 -6,7 42,2
17 87 35,7 179,0 20,90 29,98 -6,7 45,6
18 99 36,0 173,0 23,30 32,13 -6,1 43,3
19 102 35,5 176,5 23,38 32,08 -6,7 46,1
20 114 34,5 180,5 21,15 32,08 -7,2 46,7
21 117 34,5 179,5 19,38 32,18 -7,2 46,1
22 126 34,5 174,7 21,18 30,80 -7,2 43,9
23 129 35,7 176,5 20,25 30,98 -7,2 44,4
24 141 36,0 178,1 21,80 30,88 -6,1 44,4
25 144 35,2 181,5 20,65 32,28 -6,7 47,2
26 147 34,5 179,0 20,38 30,33 -7,2 45,6
27 156 35,5 177,0 21,13 30,53 -6,7 43,9
28 159 35,0 177,7 21,70 32,83 -6,7 44,4
29 168 34,7 178,2 20,70 33,85 -7,2 45,6
30 171 35,2 178,5 21,53 32,15 -6,7 45,6
31 174 35,5 176,2 21,33 29,48 -6,7 43,9
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Tabel 5.4 Hasil perhitungan tekanan (P1& P2) dan suhu (T1, T3, Te, Tc) lanjutan
No Waktu t
(menit)
P1
(Psia)
P2
(Psia)
T1
(oC)
T3
(oC)
Te
(oC)
Tc
(oC)
32 183 35,2 176,0 20,28 28,20 -6,7 43,3
33 186 35,2 178,5 18,63 30,00 -6,7 45,6
34 198 35,0 178,7 19,05 28,28 -6,7 45,6
35 201 35,5 181,0 18,50 28,70 -6,1 46,7
36 210 35,0 176,5 19,03 28,83 -6,7 43,9
37 213 35,2 178,7 19,48 29,90 -6,7 45,6
38 222 35,5 178,7 21,35 29,33 -6,1 45,6
39 225 35,2 178,2 21,18 31,78 -6,7 45,6
40 234 35,5 182,5 20,15 29,00 -6,1 46,7
41 237 35,7 178,0 19,58 28,75 -6,1 45,0
Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil
No Waktu t
(menit)
Kerja
Kompresor
(Win)
(kJ/kg)
Kalor yang diserap
evaporator
(Qin)
(kJ/kg)
Kalor yang
dilepas kondensor
(Qout)
(kJ/kg)
COP
aktual
1 3 51,2 174,5 225,6 3,4
2 6 53,5 174,5 227,9 3,3
3 15 51,2 176,8 227,9 3,5
4 18 51,2 174,5 225,6 3,4
5 27 48,8 176,8 225,6 3,6
6 30 53,5 167,5 221,0 3,1
7 33 51,2 167,5 218,6 3,3
8 39 53,5 165,1 218,6 3,1
9 42 51,2 165,1 216,3 3,2
10 51 51,2 162,8 214,0 3,2
11 54 55,8 167,5 223,3 3,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil lanjutan
No Waktu t
(menit)
Kerja
Kompresor
(Win)
(kJ/kg)
Kalor yang diserap
evaporator
(Qin)
(kJ/kg)
Kalor yang
dilepas kondensor
(Qout)
(kJ/kg)
COP
aktual
12 60 53,5 165,1 218,6 3,1
13 63 55,8 169,8 225,6 3,0
14 72 55,8 172,1 227,9 3,1
15 75 53,5 174,5 227,9 3,3
16 84 55,8 172,1 227,9 3,1
17 87 55,8 172,1 227,9 3,1
18 99 58,2 167,5 225,6 2,9
19 102 58,2 169,8 227,9 2,9
20 114 58,2 169,8 227,9 2,9
21 117 58,2 167,5 225,6 2,9
22 126 55,8 169,8 225,6 3,0
23 129 58,2 167,5 225,6 2,9
24 141 55,8 169,8 225,6 3,0
25 144 58,2 167,5 225,6 2,9
26 147 58,2 169,8 227,9 2,9
27 156 55,8 174,5 230,3 3,1
28 159 55,8 172,1 227,9 3,1
29 168 55,8 169,8 225,6 3,0
30 171 55,8 169,8 225,6 3,0
31 174 58,2 172,1 230,3 3,0
32 183 60,5 167,5 227,9 2,8
33 186 60,5 167,5 227,9 2,8
34 198 58,2 169,8 227,9 2,9
35 201 62,8 165,1 227,9 2,6
36 210 60,5 167,5 227,9 2,8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil lanjutan
No Waktu t
(menit)
Kerja
Kompresor
(Win)
(kJ/kg)
Kalor yang diserap
evaporator
(Qin)
(kJ/kg)
Kalor yang
dilepas kondensor
(Qout)
(kJ/kg)
COP
aktual
37 213 58,2 167,5 225,6 2,9
38 222 60,5 167,5 227,9 2,8
39 225 58,2 167,5 225,6 2,9
40 234 58,2 169,8 227,9 2,9
41 237 58,2 169,8 227,9 2,9
Tabel 5.6. Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil
No Waktu t
(menit) COP ideal
Efisiensi (η)
(%)
Laju aliran massa (ṁ)
(kg/s)
1 3 5,77 59,11 0,02
2 6 5,46 59,70% 0,02
3 15 5,71 60,50% 0,01
4 18 5,89 57,92% 0,01
5 27 6,14 58,97% 0,03
6 30 5,70 54,93% 0,02
7 33 5,50 59,54% 0,01
8 39 5,33 57,92% 0,01
9 42 5,55 58,17% 0,02
10 51 5,33 59,70% 0,02
11 54 5,38 55,78% 0,02
12 60 5,52 55,87% 0,01
13 63 5,28 57,58% 0,02
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Tabel 5.6. Hasil perhitungan karakteristik AC mobil lanjutan
No Waktu t
(menit) COP ideal
Efisiensi (η)
(%)
Laju aliran massa (ṁ)
(kg/s)
14 72 5,09 60,55% 0,02
15 75 5,64 57,78% 0,01
16 84 5,45 56,57% 0,01
17 87 5,10 60,42% 0,02
18 99 5,40 53,33% 0,02
19 102 5,05 57,83% 0,01
20 114 4,93 59,17% 0,02
21 117 4,99 57,76% 0,02
22 126 5,20 58,46% 0,01
23 129 5,15 55,96% 0,01
24 141 5,28 57,58% 0,02
25 144 4,95 58,24% 0,02
26 147 5,04 57,95% 0,01
27 156 5,27 59,29% 0,01
28 159 5,21 59,14% 0,02
29 168 5,04 60,37% 0,02
30 171 5,10 59,61% 0,01
31 174 5,27 56,16% 0,01
32 183 5,33 51,96% 0,01
33 186 5,10 54,27% 0,02
34 198 5,10 57,22% 0,02
35 201 5,06 51,97% 0,01
36 210 5,27 52,54% 0,01
37 213 5,10 56,44% 0,01
38 222 5,17 53,58% 0,02
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Tabel 5.6. Hasil perhitungan karakteristik AC mobil lanjutan
No Waktu t
(menit) COP ideal Efisiensi (η)
Laju aliran massa (ṁ)
(kg/s)
39 225 5,10 56,44% 0,02
40 234 5,06 57,71% 0,01
41 237 5,22 55,89% 0,01
5.4. Pembahasan
Dari hasil penelitian, diperoleh informasi bahwa mesin AC mobil dapat
bekerja dengan baik dan dalam kondisi yang baik (kompresor tidak bocor,
kondensor berfungsi dengan baik, kipas kondensor berfungsi dengan baik, katup
ekspansi bekerja dengan baik, evaporator berfungsi dengan baik, blower bekerja
dengan baik) dan mampu menghasilkan data yang baik. Hasil dari pengambilan
data dapat digambarkan pada P-h diagram dan membentuk siklus kompresi uap
dengan proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. Suhu kerja kondensor
yang dihasilkan lebih tinggi dari suhu lingkungan, dengan rata-rata sekitar 43,9oC
dan suhu kerja evaporator lebih rendah dari suhu udara ruangan di dalam ruang
kabin mobil, denan rata-rata sekitar -6,6oC.
Dari hasil penelitian, diperoleh informasi bahwa pada siklus kompresi uap
yang dihasilkan terdapat proses pemanasan lanjut dan proses pendinginan lanjut.
Kondisi ini memberikan keuntungan. Karena dengan adanya proses pemanasan
lanjut dan proses pendinginan lanjut, kedua proses ini dapat menaikkan nilai COP
dan efisiensi dari mesin AC mobil. Demikian juga kondisi refrigeran ketika masuk
kompresor benar-benar dalam keadaan gas, sehingga proses kompresi dapat
berjalan ideal dan tidak merusak kompresor. Kondisi refrigeran ketika masuk
katup ekspansi juga dalam keadaan benar-benar cair, sehingga proses masuknya
refrigeran ke katup ekspansi mudah.
Dari hasil perhitungan diperoleh informasi bahwa besar Win, Qin, Qout, dan
COP dari mesin AC mobil dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dari
waktu ke waktu memiliki nilai yang berbeda-beda. Gambar grafik hasil
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Gambar 5.2, Gambar 5.3, Gambar
5.4, Gambar 5.5, Gambar 5.6, Gambar 5.7, Gambar 5.8.
Gambar 5.2 Hubungan kerja kompresor persatuan massa refrigeran dan waktu
Gambar 5.2 memperlihatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran
(Win) dari waktu ke waktu. Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran
terendah sebesar 48,8 kJ/kg dan nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran
tertinggi sebesar 62,8 kJ/kg. Rata-rata nilai kerja kompresor persatuan massa
refrigeran dari t = 3 menit sampai t = 240 menit sebesar 56,05 kJ/kg. Nilai kerja
kompresor saat stabil = 56,05 kJ/kg (saat stabil = rata-rata). Kerja kompresor
berubah pada setiap menit, hal ini kemungkinan terjadi karena kerja kopling
magnet yang selalu memutus dan menghubungkan pada kompresor.
Semakin besar kerja kompresor maka kebutuhan energi yang
dipergunakan juga semakin besar. Hal ini berarti bahan bakar yang dipergunakan
untuk mobil ber AC tersebut semakin boros.
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200 250
Waktu t, menit
Win
kJ/k
g
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Gambar 5.3 Hubungan kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
dan waktu.
Gambar 5.3 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap evaporator (Qin) dari waktu ke waktu. Nilai kalor terendah yang
diserap evaporator adalah 162,8 kJ/kg dan nilai kalor tertinggi yang diserap
evaporator adalah sebesar 176,7 kJ/kg. Rata-rata nilai kalor persatuan massa
refrigeran yang diserap adalah sebesar 169,6 kJ/kg.Nilai kalor yang diserap
evaporator saat stabil = 169,6 kJ/kg (saat stabil = rata-rata). Pengambilan data
yang dilakukan, membuat kalor persatuan massa refrigeran yang diserap
evaporator cenderung tidak konstan. Hal ini kemungkinan dipengaruhi oleh kerja
kompresor (Win) yang tidak konstan.
Semakin besar nilai Qin, berarti besarnya energi kalor yang diserap
evaporator dalam persatuan massa refrigeran dari dalam kabin semakin besar. Hal
ini berarti bahwa semakin besar nilai Qin, suhu ruangan kabin akan cepat diperoleh
seperti yang diinginkan. Kalor yang diserap oleh evaporator meliputi kalor
sensibel dan kalor laten. Kalor sensibel di peroleh dari manusia yang ada dalam
ruang kabin, konduksi melalui dinding plat, konduksi melalui kaca, radiasi dan
udara luar yang masuk. Sedangkan kalor laten hanya diperoleh dari manusia dan
udara luar yang masuk ke dalam ruang kabin.
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250
Waktu t, menit
Qin
kJ/k
g
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Gambar 5.4 Hubungan kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
dan waktu.
Gambar 5.4 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas kondensor (Qout) dari waktu ke waktu. Nilai kalor persatuan massa
refrigeran terendah yang dilepas kondensor adalah 213,9 kJ/kg dan nilai kalor
persatuan massa refrigeran tertinggi yang dilepas kondensor adalah sebesar 230,2
kJ/kg. Rata-rata nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
adalah sebesar 225,6 kJ/kg.Nilai kalor yang dilepas kondensor saat stabil = 225,6
kJ/kg (saat stabil = rata-rata). Nilai kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor berubah pada setiap menit. Hal ini sesuai dengan perubahan yang
terjadi pada kompresor dan evaporator.
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250
Waktu t, menit
Qo
ut k
J/k
g
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Karena kalor yang di lepas kondensor merupakan jumlah energi atau kerja
yang diberikan kompresor ditambah dengan besarnya energi kalor yang diserap
evaporator dalam persatuan massa refrigeran.
Gambar 5.5 Hubungan koefisien prestasi COP aktual dan waktu
Gambar 5.5 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi COP aktual dari waktu
ke waktu. Nilai COPaktual terendah sebesar 2,63 dan nilai COPaktual tertinggi adalah
sebesar 3,45. Rata-rata nilai COP aktual adalah sebesar 3,04. Nilai COPaktual saat
stabil = 3,04 (saat stabil = rata-rata). Perubahan kerja kompresor juga berpengaruh
pada koefisien prestasi COPaktual.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200 250
Waktu t, menit
CO
Pa
ktu
al
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Gambar 5.6 Hubungan koefisien prestasi COP ideal dan waktu
Gambar 5.6 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi COPideal dari waktu
ke waktu. Nilai COPideal terendah adalah 4,93dan nilai COPideal tertinggi adalah
sebesar 6,14. Rata-rata nilai COPideal adalah sebesar 5,30. Nilai COPideal saat
stabil = 5,30 (saat stabil = rata-rata).
Gambar 5.7 Hubungan efisiensi dan waktu
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200 250
CO
Pid
ea
l
Waktu t, menit
20,%
30,%
40,%
50,%
60,%
70,%
80,%
90,%
100,%
0 50 100 150 200 250
Waktu t, menit
Efi
sien
si (
%)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Gambar 5.7 memperlihatkan efisiensi dari waktu ke waktu. Nilai efisiensi
terendah adalah 51,96% dan nilai efisiensi tertinggi adalah sebesar 60,55%. Rata-
rata efisiensi adalah sebesar 57,31%.Nilai efisiensi saat stabil = 57,31% (saat
stabil = rata-rata). Perubahan kerja kompresor yang semakin berat oleh karena
transfer kalor yang terjadi, sistem perpipaan yang ditekuk sehingga ada
kemungkinan aliran refrigeran pada pipa tidak sempurna dan ruang pendingin
(kabin) yang terbuat dari triplekmasih memiliki cacat / lubang kecil, tidak dapat
tertutup secara sempurna. Dan hal inilah yang kemungkinan menyebabkan
efisiensi mesin AC mobil tidak dapat 100% karena pengaruh kerja kompresor.
Efisiensi yang tidak maksimal juga dapat disebabkan karena ketidak
cocokan antara spesifikasi komponen mesin yang dipergunakan dengan putaran
kompresor yang dipilih.
Gambar 5.8 Hubungan laju aliran massa refrigeran dan waktu
Gambar 5.8 memperlihatkan laju aliran massa dari waktu ke waktu. Nilai
laju aliran massa terendah 0,01 kg/s dan nilai laju aliran masa tertinggi adalah
sebesar 0,03 kg/s. Rata-rata laju aliran massa adalah sebesar 0,02 kg/s.Nilai laju
aliran massa saat stabil = 0,02 kg/s (saat stabil = rata-rata). Tertutupnya
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0 50 100 150 200 250
Waktu t, menit
Laju
ali
ran
mass
a k
g/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
evaporator oleh butiran air yang membeku, mengakibatkan laju aliran massa
menurun sesuai dengan kerja kompresor yang terjadi.
Uap air yang membeku dan menebal pada bagian dalam evaporator dapat
menghalangi transfer kalor. Uap air yang membeku menghalangi kinerja
evaporator sehingga kalor yang diserap evaporator semakin kecil. Akibatnya
kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran juga semakin kecil. Hal
ini mengakibatkan menurunnya koefisien prestasi mesin baik, aktual maupun
ideal dan juga menurunnya laju aliran massa dan efisiensi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari pengujian mesin AC mobil, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai
berikut :
a. Mesin AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap telah berhasil
dirakit baik dan dapat diambil datanya dengan suhu kerja kondensor rata-rata
sekitar 43,8oC dan suhu kerja evaporator rata-rata sekitar -6,5
oC.
b. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran terendah sebesar 48,85 kJ/kg,
dan tertinggi sebesar 62,80 kJ/kg, pada saat stabil sebesar 56,05 kJ/kg.
c. Kalor per satuan massa refrigeran yang diserap evaporator terendah sebesar
168,82 kJ/kg, dan tertinggi yang diserap evaporator sebesar 176,78 kJ/kg,
pada saat stabil sebesar 169,63 kJ/kg.
d. Kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor terendah sebesar
213,99 kJ/kg, dan tertinggi yang dilepas kondensor sebesar 230,27 kJ/kg, pada
saat stabil sebesar 225,68 kJ/kg.
e. COPaktual terendah mesin AC mobil sebesar 2,63,dan tertinggi sebesar 3,45,
pada saat stabil sebesar 3,04.
f. COPideal mesin AC mobil terendah sebesar 4,93,dan tertinggi sebesar 6,14 pada
saat stabil sebesar 5,30.
g. Efisiensi mesin AC mobil terendah sebesar 51,96% ,tertinggi sebesar 60,55%,
pada saat stabil sebesar 57,31%.
h. Laju aliran massa terendah adalah 0,01 kg/s, tertinggi sebesar 0,03 kg/s, pada
saat stabil sebesar 0,02 kg/s.
6.2 Saran.
Beberapa saran yang dapat disampaikan terkait dengan penelitian ini :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
a. Pengaturan kopling magnet sebaiknya dilakukan secara otomatis. Agar
supaya bila suhu pada ruang kabin sudah tercapai (21oC), kopling magnet
dapat secara otomatis memutus aliran listrik pada kopiling magnet yang ada
di kompresor kemudian kompresor berhenti bekerja, dan pada saat suhu
ruang kabin mulai naik (23oC), kopling magnet dapat secara otomatis akan
menghubungkan aliran listrik padakopling magnet untuk menggerakan
kompresor kembali.
b. Waktu pengambilan data sebaiknya tidak terlalu lama, cukup membutuhkan
waktu sekitar 50 menit karena sudah stabil.
c. Pengambilan data sebaiknya menggunakan arduino supaya lebih teliti dalam
pengambilan data.
d. Pengaturan rpm kompresor sebaiknya dengan menggunakan perubahan
frekuensi listrik supaya rpm yang dihasilkan lebih akurat dan tidak
membutuhkan waktu yang lama dalam mengubah rpm kompresor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, K., 2010 , Efek Beban Pendinginnan Terhadap Performa Sistem Mesin
Pendingin, Jurnal Teknik Mesin, 8.hal.203 – 204.
Marindho, D.C., 2014, Pengujian Kinerja HFC-134a Refrigerant pada AC Mobil
Sistem (Percobaan Statis) dengan Variasi Kecepatan Motor, Kudus.
Maclaine, I.L., 2004, Usage and risk hydrocarbon refrigerants in motor cars for
Australia and the United States, Sydney.
Wilis, GR., 2013, : Melakukan penelitian terhadap penggunaan refrigeran R22
dan R134a Pada Mesin Pendingin, Jurnal Teknik Mesin, 8.hal.125 –
235.
Yuswandi, A., 2007, Pengujian Unjuk Kerja Sistem AC Mobil Statik Eksperimen
Menggunakan Refrigeran CFC-12 dan HFC-134a Dengan Variasi
Putaran (RPM) Kompresor, Surakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
LAMPIRAN
Data 1 (menit 3)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 1 (menit 3)
Data 2 (menit 6)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 2 (menit 6)
Data 3 (menit 15)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 3 (menit 15)
Data 4 (menit 18)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 4 (menit 18)
Data 5 (menit 27)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 5 (menit 27)
Data 6 (menit 30)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 6 (menit 30)
Data 7 (menit 33)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 7 (menit 33)
Data 8 (menit39)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 8 (menit 39)
Data 9 (menit42)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 9 (menit 42)
Data 10 (menit 51)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 10 (menit 51)
Data 11 (menit54)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 11 (menit 54)
Data 12 (menit 60)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 12 (menit 60)
Data 13 (menit 63)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 13 (menit 63)
Data 14 (menit 72)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 14 (menit 72)
Data 15 (menit75)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 15 (menit 75)
Data 16 (menit 84)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 16 (menit 84)
Data 17 (menit 87)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 17 (menit 87)
Data 18 (menit 99)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 18 (menit 99)
Data 19 (menit 20)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 19 (menit 102)
Data 20 (menit 114)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 20 (menit 114)
Data 21 (menit117)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 21 (menit 117)
Data 22 (menit 126)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 22 (menit 126)
Data 23 (menit 129)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 123 (menit 129)
Data 24 (menit141)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 24 (menit 141)
Data 25 (menit 144)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 25 (menit 144)
Data 26 (menit 147)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 26 (menit 147)
Data 27 (menit 156)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 27 (menit 156)
Data 28 (menit 159)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 28 (menit 159)
Data 29 (menit 168)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 29 (menit 168)
Data 30 (menit 171)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 30 (menit 171)
Data 31 (menit 174)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 31 (menit 174)
Data 32 (menit 183)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 32 (menit 183)
Data 33 (menit 186)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 33 (menit 186)
Data 34 (menit 198)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 34 (menit 198)
Data 35 (menit 201)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 35 (menit 201)
Data 36 (menit 210)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 36 (menit 210)
Data 37 (menit 213)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 37 (menit 213)
Data 38 (menit 222)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 38 (menit 222)
Data 39 (menit 225)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 39 (menit 225)
Data 40 (menit 234)
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 40 (menit 234)
Data 41 (menit 237)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada
diagram P-h. Data 41 (menit 237)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI