Post on 26-Nov-2020
i
PENGARUH KECEPATAN PUTAR POROS KOMPRESOR
TERHADAP KARAKTERISTIK MESIN AC MOBIL
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh :
S. DANU PRASETYO
NIM : 155214019
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE EFFECT OF THE COMPRESSOR SHAFT ROTATIONAL
SPEED ON THE CHARATERISTICS OF AN AUTOMOBILE
AIR CONDITIONER
FINAL PROJECT
As partial fullfilment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
by :
S. DANU PRASETYO
Student Number : 155214019
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Kebutuhan akan pendinginan ruang yang digunakan untuk mendinginkan
ruang mobil semakin meningkat. Tujuan penelitian ini adalah : (a) Merancang dan
merakit mesin AC mobil. (b) Mengetahui karakteristik mesin AC mobil, meliputi :
energi kalor yang diserap evaporator, mengetahui energi kalor yang dilepas
kondensor, mengetahui nilai COPaktual dan COPideal, mengetahui nilai kerja
kompresor, efisiensi AC mobil.
Motode yang dilakukan adalah metode eksperimen yang dilaksanakan
ditempat laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Eksperimen AC mobi ini mengunakan siklus kompresi uap dengan menggunakan
refrigerant R-134a dan dimensi kabin panjang 150 cm x lebar 100 cm x tinggi 100
cm dengan bahan kabin menggunakan triplek yang dilapisi styrofoam didinding
dalam kabin. Komponen utama AC mobil yaitu : kompresor, evaporator, filter
receiver drier, katup ekspansi, Daya penggerak motor bakar sebesar 5,5 PK. Variasi
penelitian ini menggunakan variasi kecepatan poros kompresor dengan 3 kecepatan
: 1800 rpm, 1900 rpm, 2000 rpm.
Hasil penelitian memberikan kesimpulan : (a) Mesin AC mobil berhasil
dirancang dan dirakit, mesin AC mobil juga dapat bekerja dengan baik. (b) Mesin
AC mobil bekerja dengan siklus kompresi uap dengan baik. (1) Kerja kompresor
persatuan massa refrigerant (Win) terendah sebesar 37,984 kJ/kg pada kecepatan
putar poros kompresor 1800 rpm dan tertinggi sebesar 53,68 kJ/kg pada kecepatan
putar poros kompresor 2000 rpm. (2) Kalor persatuan massa refrigerant yang
diserap evaporator (Qin) terendah sebesar 163,416 kJ/kg pada kecepatan putar poros
kompresor 1800 rpm dan tertinggi sebesar 168,07 kJ/kg pada kecepatan putar poros
kompresor 1900 rpm. (3) Kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor
(Qout) terendah sebesar 211,4 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1800
rpm dan tertinggi sebesar 221,52 kJ/kg pada kecepatan poros kompresor 2000 rpm.
(4) COPaktual mesin AC mobil yang dibuat mempunyai nilai terendah sebesar 3,127
pada kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm dan nilai tertinggi 3,406 pada
kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm. (5) COPideal mesin AC mobil yang
dibuat mempunyai nilai terendah 4,301 pada kecepatan putar poros kompresor 2000
rpm dan nilai tertinggi 4.525 pada kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm. (6)
Efesiensi yang dihasilkan AC mobil terendah 72,688 % pada kecepatan putar poros
kompresor 2000 rpm dan tertinggi 76,977 % pada kecepatan putar poros kompresor
1800 rpm.
Kata kunci : AC mobil dan siklus kompresi uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
The need for air conditioner which used for car is increasing. The objectives
of this study are: (a) Designing and assembling car air conditioner engine. (b)
Knowing the characteristics of the car air conditioner engine, including: heat energy
absorbed by the evaporator, knowing the heat energy released by the condenser,
knowing the COPactual and COPideal values, knowing the working values of the
compressor, the efficiency of car air conditioner.
The researcher used experimental method which was carried out at the
mechanical laboratory of Sanata Dharma University in Yogyakarta. This
experiment of car air conditioner uses a vapor compression cycle using R-134a
refrigerant and cabin dimensions length 150 cm x width 100 cm x high 100 cm with
cabin material using styrofoam-coated plywood on the walls of cabin. The main
component of car air conditioner are: compressor, evaporator, filter receiver drier,
expansion valve, and fuel motor driving power of 5.5 PK. The variations of this
study uses the variations in straight compressors with three speeds: 1800 rpm, 1900
rpm, 2000 rpm.
The result of this study provides conclusions: (a) the car air conditioner
engine is successfully designed and assembles, also the car air conditioner engine
can work well. (b) The car air conditioner engine work with a vapor compression
cycle properly. (1) The lowest compressor work of the refrigerant (Win) mass is
37,984 kJ / kg at the straight compressor rotational speed of 1800 rpm and the
highest is 53, 68 kJ / kg at the straight compressor rotational speed of 2000 rpm. (2)
The lowest heat of the refrigerant absorbed by the evaporator (Qin) is 163.416 kJ /
kg at the straight compressor rotational speed 1800 rpm and the highest is 168.07
kJ / kg at the compressor shaft rotational speed of 1900 rpm. (3) The lowest heat of
the condenser (Qout) released refrigerant mass is 211.4 kJ / kg at straight compressor
rotational speed 1800 rpm and the highest is 221.52 kJ / kg at straight compressor
speed of 2000 rpm. (4) COPactual car air conditioning machine made has the lowest
value of 3.127 at the straight compressor rotational speed of 2000 rpm and the
highest value of 3.406 at the speed rotary of straight compressor is 1800 rpm. (5)
COPideal of a car air conditioner engine made has the lowest value of 4,301 at the
straight compressor rotational speed of 2000 rpm and the highest value of 4,525 at
the compressor shaft rotational speed of 1900 rpm. (6) The efficiency of the lowest
car air conditioner produced is 72,688% at the straight compressor rotational speed
of 2000 rpm and the highest is 76,977% at the speed of straight compressor on 1800
rpm.
Keyword : the car air conditioner and vapor compression cycle
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik
dan tepat pada waktunya.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma, untuk mendapatkan gelar sarjana teknik dibidang Teknik Mesin.
Berkat bimbingan, nasehat, dan doa yang diberikan oleh berbagai pihak,
akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Oleh karena itu,
dengan segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terima kasih
sebesar-besarnya kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta dan
sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi.
3. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
4. Pratikto dan Kiki Sumiati sebagai orang tua saya yang selalu memberi semangat
dan dorongan baik berupa materi maupun spiritual.
5. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta atas semua ilmu yang telah diberikan
kepada penulis selama perkuliahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
TITLE PAGE .................................................................................................. ii
LEMBAR PERSETUJUAN........................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................ v
LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ...................... vi
ABSTRAK ..................................................................................................... vii
ABSTRACT ..................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ................................................................................... x
DAFTAR ISI .................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ................................................................................ 2
1.5 Manfaat Penilitian ............................................................................. 3
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA .............................. 4
2.1 Dasar Teori .......................................................................................... 4
2.1.1 Bahan Pendingin ....................................................................... 5
2.1.1.1 Syarat – syarat Refrigerant ........................................... 5
2.1.1.2 Jenis – jenis Refrigerant ............................................... 6
2.1.2 Komponen Utama dan Komponen Pendukung AC Mobil ........ 7
2.1.3 Siklus Kompresi Uap ................................................................. 12
2.1.4 Rumus-Rumus Perhitungan Karakteristik .................................. 15
2.2. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 22
3.1 Alur Penelitian ..................................................................................... 22
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
3.2 Mesin yang Diteliti .............................................................................. 23
3.3 Variasi Penelitian ................................................................................. 24
3.4 Pembuatan Alat dan Alat Pendukung Penelitian ................................. 24
3.4.1 Komponen Mesin AC Mobil ..................................................... 24
3.4.2 Peralatan Pendukung Pembuatan AC Mobil ............................. 29
3.4.3 Alat Bantu Ukur ........................................................................ 33
3.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan ....................................... 36
3.6 Cara Pengambilan Data .................................................................... ... 37
3.7. Cara Membuat Kesimpulan ................................................................ 38
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................... 39
4.1 Data Hasil Penelitian ........................................................................... 39
4.2 Perhitungan dan Pengolahan Data ....................................................... 44
4.3 Pembahasan ......................................................................................... 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 63
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 63
5.2 Saran .................................................................................................... 64
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 65
LAMPIRAN ................................................................................................... 66
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mesin AC yang terdapat pada mobil ........................................ 5
Gambar 2.2 Kompresor AC mobil tipe swash plate .................................... 8
Gambar 2.3 Kondensor AC mobil ............................................................... 9
Gambar 2.4 Katup Ekspansi termostatik ...................................................... 9
Gambar 2.5 Evaporator ................................................................................ 10
Gambar 2.6 Ekstra Fan ................................................................................. 11
Gambar 2.7 Blower ...................................................................................... 11
Gambar 2.8 Receiver/filter dryer ................................................................. 12
Gambar 2.9 Skematik rangkaian utama siklus kompresi uap ...................... 12
Gambar 2.10 Siklus kompresi uap pada diagram P-h dengan pemanasan
lanjut dan pendinginan lanjut .................................................... 13
Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram T-s dengan pemanasan
lanjut dan pendinginan lanjut .................................................... 13
Gambar 2.12 Siklus kompresi uap diagram P-h R134a ................................. 19
Gambar 3.1 Diagram alur penelitian ............................................................ 22
Gambar 3.2 Skematik mesin AC mobil ....................................................... 23
Gambar 3.3 Mesin AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian ............ 23
Gambar 3.4 Kompresor ................................................................................ 25
Gambar 3.5 Kompresor jenis swash plate.................................................... 25
Gambar 3.6 Kondensor ................................................................................ 26
Gambar 3.7 Evaporator ................................................................................ 27
Gambar 3.8 Receiver .................................................................................... 27
Gambar 3.9 Katup ekspansi ......................................................................... 28
Gambar 3.10 Refrigerant ............................................................................... 28
Gambar 3.11 Meteran..................................................................................... 29
Gambar 3.12 Styrofoam ................................................................................. 29
Gambar 3.13 Pompa vakum ........................................................................... 30
Gambar 3.14 Motor bakar .............................................................................. 31
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 3.15 Sakelar ...................................................................................... 31
Gambar 3,16 Kipas kondensor ....................................................................... 32
Gambar 3.17 Kipas evaporator ...................................................................... 32
Gambar 3.18 Tachometer ............................................................................... 33
Gambar 3.19 Termokopel (kiri) dan alat penampil suhu digital (kanan) ....... 34
Gambar 3.20 Manifold gauge ........................................................................ 35
Gambar 3.21 Higrometer ............................................................................... 35
Gambar 3.22 Skematik pemasangan alat ukur ............................................... 36
Gambar 4.1 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a diambil rata-
rata pada Tabel 4.1 .................................................................... 45
Gambar 4.2 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a diambil rata-
rata pada Tabel 4.2 .................................................................... 49
Gambar 4.3 Siklus kompresi uap pada diagram P-h R134a diambil rata-
rata pada Tabel 4.3 .................................................................... 53
Gambar 4.4 Win untuk berbagai variasi ....................................................... 57
Gambar 4.5 Qin untuk berbagai variasi ........................................................ 58
Gambar 4.6 Qout untuk berbagai variasi ....................................................... 59
Gambar 4.7 COPaktual untuk berbagai variasi ............................................... 60
Gambar 4.8 COPideal untuk berbagai variasi ................................................ 61
Gambar 4.9 efisiensi berbagai variasi .......................................................... 62
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Alat ukur tekanan ......................................................................... 34
Tabel 3.2 Alat ukur higrometer .................................................................... 36
Tabel 3.3 Tabel untuk hasil pengukuran ...................................................... 37
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran pada 1800 rpm ......................................... 39
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran pada 1900 rpm ......................................... 40
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran pada 2000 rpm ......................................... 42
Tabel 4.4 Perbandingan nilai Win tiap variasi .............................................. 57
Tabel 4.5 Perbandingan nilai Qin tiap variasi ............................................... 58
Tabel 4.6 Perbandingan nilai Qout tiap variasi.............................................. 59
Tabel 4.7 Perbandingan nilai COPaktual tiap variasi...................................... 60
Tabel 4.8 Perbandingan nilai COPideal tiap variasi ....................................... 61
Tabel 4.9 Perbandingan nilai efisiensi tiap variasi ...................................... 61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada jaman sekarang ini, teknologi berkembang pesat untuk menunjang
perkembangan teknologi ini. Teknologi itu adalah AC mobil sederhana yang
bersumber energi dari listrik dan motor bakar. Aplikasi AC sering digunakan pada
kamar, ruang pertemuan, mall, perkantoran hingga untuk otomotif seperti bus,
mobil, dan pesawat. Fitur AC ini menjadi sangat penting bagi sebuah kendaraan
di daerah iklim tropis pun fitur ini sangat diperlukan karena suhu yang panas
sehingga sangat berfungsi sebagai penyejuk udara.
Dengan menggunakan pendingin udara (air conditioner) yang didapat pada
mobil, pengemudi dapat mengatur suhu udara yang terdapat pada kabin. Seperti di
kota besar maupun kota yang padat dengan kendaraan fitur AC ini sangat
diperlukan untuk kenyamanan berkendara, sedangkan saat hujan AC ini berfungsi
untuk membantu kondisi kaca menjadi tidak berembun sehingga pengendara tetap
aman. Pertama kali mobil dibuat, pengambilan oksigen dan sirkulasi udara dalam
kabin mobil bukan hanya mengandalkan jendala pada mobil. Hal tersebut tersebut
menimbulkan ketidakpraktisan dan ketidaknyamanan penumpang. Jika jendela
mobil dibuka maka udara dan polusi akan ikut termasuk dalam kabin yang
menyebabkan kondisi udara dalam kabin menjadi tidak sehat dan udara di dalam
kabin juga akan menjadi panas sehingga menimbulkan masalah kesehatan bagi
penumpang. Oleh karenanya diterapkan sistem pengondisian udara pada mobil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Berdasarkan hal di atas, penulis tertarik untuk membuat dan meneliti AC yang
digunakan pada mobil. Dengan penelitian ini, penulis menjadi lebih memahami dan
mengetahui sistem kerja AC yang digunakan di berbagai kendaraan. Selain juga
memberikan konstribusi yang berarti bagi perkembangan ilmu pengetahuan.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dinyatakan sebagai berikut :
a. Bagaimana cara merancang dan merakit AC mobil ?
b. Bagaimana karakteristik mesin AC mobil yang telah dirakit tersebut ?
c. Bagaimana kondisi suhu udara yang dihasilkan mesin AC mobil ?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah :.
a. Merancang dan merakit mesin AC mobil.
b. Mengetahui karakteristik mesin AC mobil, meliputi :
1. Besarnya kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout)
2. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator (Qin)
3. Besarnya COPaktual dan COPideal mesin kompresi uap
4. Efisiensi mesin kompresi uap
5. Besarnya kerja yang dilakukan kompresor (win)
c. Mengetahui kondisi suhu udara yang dihasilkan dari AC mobil
1.4 Batasan Masalah
Batasan – batasan yang diambil dalam penelitan ini adalah :
a. Mesin AC mobil bekerja menggunakan mesin dengan siklus kompresi uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
b. Komponen utama dari mesin AC mobil adalah kondensor, kompresor,
altenator, blower, aki, freon, motor bakar.
c. Daya motor bakar yang digunakan sebesar 5,5 PK.
d. Komponen – komponen yang digunakan AC mobil menggunakan komponen
standar AC mobil yang ada di pasaran.
e. Refrigerant yang digunakan di dalam mesin AC mobil adalah R134a
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
a. Memberikan wawasan dan pengalaman bagi penulis.
b. Hasil penelitian dapat dijadikan referensi bagi para peneliti lain yang sebidang.
c. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan yang dapat ditempatkan di
perpustakaan atau dipublikasikan pada kalayak ramai.
d. Diperoleh teknologi tepat berupa AC mobil yang lebih bermanfaat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Mesin AC mobil ini berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruang
ruang kabin, meliputi suhu udara dalam ruangan, kelembapan udara, dan kebutuhan
udara segar dalam ruang kabin serta kebersihan udara. Tujuan pengkondisian udara
ini agar pengguna AC mobil merasa nyaman ketika berada di dalam mobil.
Kebersihan udara dilakukan dengan pemasangan filter yang berfungsi untuk
menyaring itu udara sebelum dimasukkan ke dalam runag kabin. AC mobil bekerja
dengan sistem kompresi uap dan menggunakan refrigerant sebagai fluida kerjanya.
Jenis refrigerant yang digunakan AC mobil dipilih yang mempunyai sifat yang
ramah lingkungan. Suhu rancangan di dalam ruang kabin sekitar 20°C s/d 25°C dan
kelembaban udara di dalam ruang kabin sekitar 55% s/d 65%. Siklus kompresi uap
AC mobil ini terdiri dari komponen – komponen utama dan komponen tambahan.
Komponen utama ini terdiri dari kompresor, kondensor, katup ekspansi, evaporator.
Adanya AC mobil, menyebabkan pengendara dapat lebih konsentrasi serta
lebih nyaman dalam mengendarakan mobilnya. Bila terjadi hujan adanya AC dapat
menghilangkan embun yang terjadi pada kaca. Penumpang juga dapat merasakan
perjalanannya yang lebih nyaman. Udara yang masuk ke dalam mobil juga relatif
bersih, terhindar dari gas buang mobil yang ada di jalan raya. Gambar 2.1
menyajikan gambar mesin AC mobil ketika sudah terpasang di mobil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Gambar 2.1 Mesin AC yang terdapat pada mobil
(sumber : http://repairpal.com/)
2.1.1 Bahan Pendingin
Dalam suatu sistem pendingin yang menggunakan siklus kompresi uap,
refrigerant merupakan bagian atau komponen yang penting. Refrigerant berfungsi
sebagai cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan melepas kalor di kondensor.
Refrigerant yang digunakan pada AC mobil adalah R – 134a karena bersifat ramah
lingkungan dan tidak merusak lingkungan terutama tidak merusak lapisan ozon.
2.1.1.1 Syarat – syarat Refrigerant
Refrigerant yang digunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi uap
sebaiknya memiliki sifat sebagai berikut :
a. Tidak beracun.
b. Tidak terbakar atau meledak jika tercampur dengan minyak pelumas dan udara.
c. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
d. Mempunyai kalor penguapan yang besar, agar kalor yang diserap evaporator
besar.
e. Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Secara khusus sifat ini dari refrigerant R-134a adalah :
a. Tidak mudah terbakar
b. Tidak menimbulkan pemanasan global dan tidak merusak lapisan ozon atau
bumi.
c. Memiliki kestabilan yang tinggi
d. Tidak beracun, berbau, dan berwarna.
2.1.1.2 Jenis – jenis Refrigerant
Contoh beberapa refrigerant yang ada dalam pasaran :
a. Amoniak (NH3)
Anomiak adalah satu – satunyab refrigerant selain kelompok dari fluoracarbon
yang masih digunakan sampai saat ini. Walopun amoniak (NH3) beracun dan
kadang terbakar atau meledak pada kondisi tertentu, namun amoniak (NH3) biasa
digunakan pada instalasi – instalasi suhu rendah pada industri besar.
b. Refrigerant-12
Refrigerant biasa dilambangkan R-12 mempunyai titik didih -21,6 oF (-29,8 o
C) pada tekanan 1 atm. Untuk melayani refrigerant rumah tangga dan di dalam
pengkondisian udara kendaraan otomotif.
c. Refrigerant-22
Refrigerant ini dilambangkan R-22 dan mempunyai rumusan kimia CHCIF. R-
22 memiliki titik didih -40,8 oC pada tekanan 1 atm. Refrigerant telah banyak
digunakan untuk menggantikan R-12 tetapi pada saat ini penggunaan refrigerant
jenis ini dilarang untuk digunakan karena kurang ramah lingkungan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
d. HFC (hydro Fluoro Carbon)
Jenis refrigerant ini yang sering digunakan karena memiliki sifat yang ramah
lingkungan sehingga tidak merusak bumi.
e. Udara
Penggunaan udara sebagai refrigerant umumnya dipergunakan di pesawat
terbang, sistem pendinginan ini menggunakan refrigerant udara menghasilkan COP
yang rendah tetapi aman.
f. R600a
Refrigerant R600a yang memiliki sebutan lain isobutana. Refrigerant ini
mempunyai titik didih -11,7°C. Jenis refrigerant ini umumnya dugunakan pada
kulkas, refrigerant ini sebagai pengganti R12 yang saat ini dilarang untuk
digunakan karena kurang ramah lingkungan.
g. R134a
Jenis refrigerant ini untuk saat ini sering digunakan pada AC mobil karena
memiliki sifat yang ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon saat terjadi
penguapan. sifat-sifat R134a bisa dilihat pada diagram Ph pada gambar 2.12.
2.1.2 Komponen Utama dan Komponen Pendukung AC Mobil
a. Komponen Utama
Komponen utama AC mobil dapat digolongkan menjadi komponen utama
dan komponen pendukung. Komponen utama antara lain meliputi kompresor,
evaporator, katup ekspansi, evaporator.
1. Kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Kompresor adalah suatu alat yang terdapat dalam AC mobil yang kerjanya
bergerak. Fungsi kompresor adalah untuk menaikkan tekanan refrigerant. Fungsi
kompresor layaknya seperti jantung manusia dan refrigerant adalah darahnya.
Kompresor memiliki 2 saluran yaitu saluran hisap dan saluran buang. Saluran
buang dihubungkan dengan kondensor yang merupakan tekanan tinggi sedangkan
saluran hisap dihubungkan dengan evaporator yang bekerja pada bertekanan
rendah.
Gambar 2.2 Kompresor AC mobil tipe swash plate
(sumber : https://doktermobil.net/ )
2. Kondensor
Kondensor adalah sebuat alat penukar kalor yang digunakan untuk mengubah
gas menjadi cairan yang kemudian dialirkan ke receiver dryer. Kondensor
berfungsi untuk memindahkan kalor dari refrigerant ke udara dengan melalui sirip-
sirip. Letak kondensor pada umumnya di depan radiator pada mobil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.3 Kondensor AC mobil
(Sumber : https://ac-mobil.com)
3. Katup Ekspansi
Katup ekspansi adalah komponen AC mobil yang berfungsi untuk menurunkan
suhu dan tekanan yang mengakibatkan refrigerant yang berbentuk cair menjadi
berbentuk campuran gas dan cair. Sedangkan jenis katup ekspansi terdapat 2 jenis
yaitu jenis termostatik dan jenis pipa orifice.
Gambar 2.4 Katup Ekspansi termostatik
(Sumber : https://acmobilbagussurabaya.wordpress.com)
4. Evaporator
Evaporator adalah salah satu komponen pada AC mobil yang berfungsi untuk
mendinginkan udara yang nantinya dikirim blower menuju ke dalam ruang kabin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
mobil. Evaporator berfungsi sebagai tempat terjadinya perubahan refrigerant dari
fase cair menjadi fase gas.
Gambar 2.5 Evaporator
(Sumber : https://automotivexist.blogspot.com)
b. Komponen Pendukung
komponen pendukung dalam sistem AC mobil meliputi kipas,
receiver/filter dryer, pulley dan belt,serta pipa refrigerant.
1. Kipas
Kipas berfungsi mensirkulasikan udara di dalam dan di luar kabin. Kipas yang
terdapat di dalam kabin merupakan blower, sedangkan kipas (ekstra fan) yang
berada di luar kabin terdapat di kondensor. Blower berfungsi sebagai alat
pendukung untuk mensirkulasikan udara yang terdapat pada evaporator menuju ke
kabin, sedangkan kipas (ekstra fan) yang berada di kondensor berfungsi untuk
menyalurkan udara yang dipergunakan sebagai pendingin kondensor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Gambar 2.6 Ekstra Fan
(Sumber : https://automotivexist.blogspot.com)
Gambar 2.7 Blower
(Sumber : http://www.anugerahjayaac.com)
2. Receiver (filter dryer)
Receiver/Filter dryer sering digunakan pada AC mobil yang menggunakan
katup ekspansi termostatik untuk menurunkan tekanan refrigeran dan terletak
diantara kondensor dan evaporator sebelum katup ekspansi. Didalam komponen ini
terdapat saringan dan pengering yang berfungsi sebagai penyerap kotoran dan air
yang terbawa bersirkulasi dengan refrigerant.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Gambar 2.8 Receiver/Filter dryer
(Sumber : http://bisnisonlinebest.blogspot.com)
2.1.3 Siklus Kompresi Uap
Dari sekian banyak mesin pendingin sebagian besar mesin pendingin bekerja
menggunakan siklus kompresi uap. AC mobil merupakan salah satu mesin
pendingin yang bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap. Siklus kompresi
uap mempunyai empat komponen utama yang terdiri dari kompresor, kondensor,
katup ekspansi, dan evaporator, Gambar 2.12 menyajikan siklus kompresi uap.
Gambar 2.9 Skematik Rangkaian Komponen Utama Siklus Kompresi Uap
Proses yang terjadi pada siklus kompresi uap adalah refrigerant menyerap
kalor dari lingkungan yang mengakibatkan menguapnya refrigerant sehingga
refrigerant berubah menjadi gas. Refrigerant yang telah berubah fase menjadi gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
dikompresikan oleh kompresor menuju kondensor. Di dalam kondensor,
refrigerant akan mengalami proses kondensasi. Refrigerant membuang kalor ke
lingkungan sehingga refrigerant berubah fase dari gas panas lanjut menjadi gas
jenuh, dari gas jenuh cair jenuh dan cair jenuh ke cair lanjut. Kemudian menuju
katup ekspansi. Katup ekspansi akan menurunkan tekanan refrigerant sehingga
terjadi perubahan fase dari cair jenuh menjadi campuran cair gas, sehingga pada
saat refrigerant masuk ke dalam evaporator sudah dalam bentuk campuran cair dan
gas. Di evaporator sendiri terjadi perubahan fase dari campuran cair dan gas
menjadi gas panas lanjut yang di sertai peningkatan suhu sebelum dihisap kembali
oleh kompresor. Proses ini akan berlangsung secara berulang – ulang.
Siklus kompresi uap pada diagram p-h di sajikan pada Gambar 2.2
Gambar 2.10 Siklus Kompresi Uap Pada Diagram p-h Dengan Pemanasan
Lanjut dan Pendinginan Lanjut
Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram T-S dengan Pemanasan
Lanjut dan Pendinginan Lanjut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Proses dari kompresi uap tersusun ada beberapa proses. (a) proses kompresi
(b) proses penurunan suhu gas panas lanjut atau desuperheating (c) proses
kondensasi (d) proses pendinginan lanjut atau subcooling (e) proses ekspansi (f)
proses pendidihan atau evaporasi (g) proses pemanasan lanjut atau superheating..
a. Proses (1-2) Proses Kompresi
Proses ini terjadi dikompresor dan berlangsung secara isentropik adiabatik.
Dalam proses ini diperlukan tenaga dari luar untuk menggerakan kompresor (Win).
Kondisi awal refrigerant pada saat masuk ke dalam kompresor adalah uap panas
lanjut yang bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigerant akan
menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara
insentropic (iso entropi atau entropi tetap), maka temperatur ke luar kompresor pun
meningkat.
b. Proses (2-2) Proses Penurunan Suhu Gas Panas Lanjut atau Desuperheating
Proses ini disebut juga desuperheating adalah proses penurunan suhu dari gas
panas lanjut ke gas jenuh. Pada saat proses, kalor dari refrigerant dibuang keluar
sehingga suhu turun. Perpindahan kalor yang terjadi karena suhu refrigerant lebih
tinggi dibanding dengan suhu udara disekitar kondensor.
c. Proses (2-3) Proses Pengembunan atau Kondensasi
Proses ini terjadi pada kondensor. Refrigerant bertemperatur tinggi masuk
dalam kondensor utuk melepaskan kalor karena perbedaan suhu refrigerant yang
lebih tinggi dari pada suhu lingkungan disekitar.Proses ini terjadi perubahan fase
refrigerant berawal dari gas jenuh menjadi cair jenuh.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
d. Prose (3-3) Proses Pendinginan Lanjut atau Subcooling
Pada proses pendinginan lanjut ini terjadi penurunan suhu. Proses pendinginan
lanjut membuat refrigerant yang keluar dari kondensor benar – benar dalam
keadaan cair sehingga lebih mudah mengalir kekatup ekspansi.
e. Proses (3-4) Proses Ekspansi
Proses penurunan tekanan ini berlangsung di katup ekspansi. Pada proses ini
tidak terjadi perubahan entalpi tetap terjadi penurunan tekanan dan temperatur.
Katup ekspansi ini selain berfungsi sebagai pernurun tekanan dan suhu, berfungsi
untuk mengatur laju aliran refrigerant. Pada proses ini, refrigerant mengalami
perubahan dari fase cari menjadi campuran cair dan gas.
f. Proses (4-1) Proses Pendidihan atau Evaporasi
Proses ini berlangsung secara isobar isotermal (tekanan konstan, temperatur
konstan) didalam evaporator. Kalor dari lingkungan akan diserap oleh cairan
refrigerant yang bertekanan rendah sehingga refrigerant berubah fase dari
campuran cair dan panas gas menjadi uap bertekanan rendah.
g. Proses (1-1) Proses Pemanasan Lanjut atau Superheating
Pada proses ini pemanasan lanjut terjadi kenaikan suhu. Proses berlangung
pada tekanan konstan. Dengan adanya pemanasan lanjut, refrigerant yang akan
masuk ke dalam kompresor benar – benar dalam kondisi gas. Hal ini membuat
kompresor bekerja lebih ringan dan aman.
2.1.4 Rumus – rumus Perhitungan Karakteristik
Untuk menentukan hasil unjuk kerja dari mesin pendingin diperlukan rumus–
rumus perhitungan seperti, kerja kompresor, kalor yang dilepas evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
persatuan massa refrigerant, kalor yang diserap evaporator, persatuan massa
refrigerant, COPaktual, COPideal, efisiensi dan laju aliran massa.
a. Kerja Kompresor
Besar kerja kompresor per satuan massa refrigerant dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.1)
Win = h2-h1 (2.1)
Pada Persamaan (2.1) :
o Win : kerja kompresor persatuan massa refrigerant, kJ/kg.
o h1 : entalpi refrigerant saat masuk kompresor, kJ/kg.
o h2 : entalpi refrigerant saat keluar kompresor, kJ/kg.
b. Kalor yang dilepas kondensor
Besar kalor per satuan massa refrigerant yang dilepas kondensor dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2)
Qout = h2 – h3 (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
o Qout : kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor, kJ/kg.
o h2 : entalpi refrigerant saat keluar kompresor, kJ/kg.
o h3 : entalpi refrigerant saat masuk katup ekspansi, kJ/kg.
c. Kalor yang diserap evaporator
Besar kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigerant dapat dihitung
dengan menggunakan Persamaan (2.3)
Qin = h1 – h4 (2.3)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Pada Persamaan (2.3) :
o Qin : besar kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator.
o h1 : entalpi refrigerant saat masuk kompresor, kJ/kg.
o h4 : entalpi refrigerant saat masuk evaporator, kJ/kg.
d. Coefficient Of Performance (COPaktual)
COP dipergunakan untuk menyatakan performance (untuk 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 refrigerant (h1-h4) dengan kerja
kompresor (h2-h1) dinyatakan dalam Persamaan (2.4)
COPaktual = (h1 - h4) / (h2-h1) (2.4)
Pada Persamaan (2.4) :
o COPaktual : koefisien prestasi mesin AC siklus kompresi uap dari mobil aktual
o h1 : entalpi refrigerant saat masuk kompresor, kJ/kg.
o h2 : entalpi refrigerant saat keluar kompresor, kJ/kg.
o h4 : entalpi refrigerant saat masuk evaporator, kJ/kg.
e. COPideal (Cofficient Of Performance)
Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada
siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.5)
COPideal = Te / (Tc - Te) (2.5)
Pada Persamaan (2.5) :
o COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin AC mobil.
o Te : suhu kerja mutlak evaporator, K.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
o Tc : suhu kerja mutlak kondensor, K.
f. Efisiensi mesin AC mobil
Besarnya efisiensi mesin AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.6)
Efisien = (COPaktual / COPideal) x 100% (2.6)
Pada Persaman (2.6) :
o COPideal : koefisien prestasi maksimum mesin AC mobil.
o COPaktual : koefisien prestasi aktual mesin AC mobil.
g. Laju aliran massa refrigerant
Besarnya laju aliran massa refrigerant dapat dihitung dengan mempergunakan
Persamaan (2.7)
ṁ = [(V.I)/(win x 1000)] (2.7)
Catatan :
1 watt = 1 J/s
Pada Persamaan (2.7) :
o ṁ : laju aliran massa refrigerant, kg/detik
o V : Voltase kompresor, volt.
o I : Arus kompresor, ampere.
o Win : Kerja kompresor kompresor, kJ/kg.
Untuk mengetahui nilai entalpi dari setiap proses yang bekerja dalam siklus
kompresi uap, dapat menggunakan p-h diagram. Dengan bantuan diagram tekanan
entalpi, besaran yang penting seperti kerja kompresor, kerja kondensor, kerja
evaporator, dan COP dalam siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
pendinginan lanjut dapat diketahui. Dalam diagram entalpi tekanan tergantung jenis
bahan pendingin (refrigerant) yang dipakai. Untuk diagram tekanan entalpi pada
jenis refrigerant 134a disajikan pada Gambar 2.11 dengan p-h refrigerant R-134a.
Gambar 2.12 Siklus kompresi uap Diagram p-h untuk R134a
2.2 Tinjauan Pustaka
Mastur mastur, Khanif Setiyawan, Bambang Sugiantoro, (2016), meneliti
pengaruh variasi beban waktu pendinginan dan temperatur ruang terhadap
performasi mesin pendingin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh
terhadap waktu pendinginan dan temperatur di dalam ruang instalasi uji dengan
menggunakan AC split kapasitas ½ PK, untuk mengetahui beban manakah yang
menghasilkan laju aliran massa refrigerant, efek refrigerasi, daya kompressor, dan
Coefficient of performance yang paling tinggi dari variasi beban lampu. Variabel
dalam penelitian ini adalah lampu 100 watt, 200 watt, 300 watt, 400 watt, 500 watt.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Sedangkan variabel terkaitnya adalah putaran tetap pada kompressor, jenis
refrigerant 22, dinding ruang instalasi uji terbuat dari triplek. Data hasil grafik.
Penurunan temperatur di dalam ruang instalasi uji menjadi lebih lambat, karena
bertambahnya beban pendingin, disebabkan karena beban lampu yang lebih besar
akan melepaskan panas yang lebih besar ke udara. Laju aliran massa refrigerant
tertinggi pada beban lampu 500 watt yaitu 0,060556 kg/s, dalam waktu 8 menit.
efrigerasi tertinggi pada beban lampu 100 watt yaitu 202,702 kJ/kg, dalam waktu
20 menit. Daya yang di hasilkan kompressor tertinggi pada beban lampu 500 watt
yaitu 0,701 Kw dalam waktu 8 menit. Coefficient of performance tertinggi pada
beban lampu 300 watt yaitu 18,27979Kw dalam waktu 4 menit.
Khairil Anwar, (2010), Menenliti tentang efek beban pendingin terhadap
performa sistem mesin pemdingin. Efek beban pendingin terhadap kinerja sistem
mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi, koefisien prestasi dan waktu
pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode eksperimentasi dengan variasi
beban pendingin yang diperoleh dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200,
300, dan 400 watt didalam ruang pendingin. Data langsung dilakukan pada unit
pengujian mesin pendingin. Secara teoritis berdasarkan data diatas eksperimen
dengan menentukan kondisi refigerant pada setiap titik siklus. Performa optimum
pada pengujian selama 30 menit pada bola lampu 200 watt COP sebesar 2.64,
sedangkan waktu pendinginan diperoleh paling lama pada beban pendingin yang
tinggi (bola lampu 400 watt).
Marwan Effendy, (2005), Meneliti pengaruh kecepatan putaran poros
terhadap prestasi kerja mesin pendingin, penelitian ini untuk mengetahui pengaruh
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
variasi putaran poros kompresor terhadap prestasi kerja mesin pendingin. Intinya
apakah bertambahnya kecepatan putar poros akan meningkatkan koefisien prestasi
atau sebaliknya. Dalam penelitian ini alat uji mesin AC sederhana yang terdiri
komoresor, kondensor, katup ekspansi, dan evapurator dengan menggunakan
refrigerant R-134a. Membuat variasi putaran poros dilakukan dengan perubahan
ukuran diameter puli motor listrik yang menggerakan kompresor. Dengan variasi
diameter puli yang digunakan adalah d = 62 mm, d = 77 mm, d = 91 mm, dan d =
103 mm. Sistem tersebut diujijan diruangan yang memiliki beban lampu 200 watt
dengan beban panas Q = 680 Btu/hr beban ruangan secara keseluruhan sebesar
1249,55 Btu/hr. Dengan kecilnya kerja dilakukan kompresor, koefisien prestasi
yang dihasilkan akan meningkat. Pada n = 727,3 rpm; 871,8 rpm; 1058 rpm dan
1184 rpm secara berurutan COP yang dihasilkan sebesar 9,21; 8,53; 7,44 dan 6,92.
Namun waktu yang dibtuhkan proses pendinginan ruang sampai temperatur tertentu
semakin bertambah.
Mustaqim, Rusnoto, Slamet Subedjo, (2011) Analisa variasi beban
pendingin udara kapasitas 1PK pada ruang instalasi uji dengan pembebanan lampu.
Untuk mengetahui pengaruh variasi beban daya lampu terhadap prestasi kerja
mesin pendingin (COP). Penelitian ini menggunakan metode eksperimen, suatu
metode untuk mencari hubungan sebab akibat antara dua factor yang sengaja
ditimbulkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alur Penelitian
Penelitian dilakukan dengan mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada
Gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram alur penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
3.2 Mesin yang Diteliti
Mesin yang diteliti ini adalah mesin AC mobil dengan penggerak mula
menggunakan motor bakar. Penelitian dilakukan tanpa udara segar. Ukuran ruang
udara yang dikondisikan (kabin) ini memiliki ukuran p x l x t (1,5m x 1,2m x 1m).
Gambar 3.2 menyajikan gambar mesin AC mobil yang diteliti.
Gambar 3.2 Skematik mesin AC mobil
Gambar 3.3 Mesin AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian
E
A
G
B
D
C
F
I
J H
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Keterangan gambar 3.2 :
A. Motor bakar
B. Kompresor
C. Kondensor
D. Katub ekspansi
E. Evaporator
F. Kabin
G. Blower
H. Kipas koondensor
I. Kopling magnet
J. Belt dan pulley
3.3 Variasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan kecepatan putar poros
kompresor.
a. Kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm.
b. Kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm.
c. Kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm.
3.4 Pembuatan Alat dan Alat Pendukung Penelitian
3.4.1 Komponen mesin AC mobil
Komponen utama AC mobil yang digunakan dalam penelitian ini adalah
kompresor, evaporator, katup ekspansi, kondensor, filter reciever drier dan
refrigerant.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
a. Kompresor
Kompresor yang digunakan dalam penelitian ini seperti gambar yang tersaji
pada Gambar 3.4
Gambar 3.4 Kompresor
Gambar 3.5 Kompresor jenis swash plate
(sumber : https://www.toyota-industries.com)
Jenis kompresor : swash plate
Voltase : 220 V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
b. Kondensor
Kondensor yang digunakan dalam penelitian ini seperti gambar yang tersaji
pada Gambar 3.6
Gambar 3.6 Kondensor
Jenis kondensor : kondensor pipa bersirip
Ukuran : p x l x t = 50 cm x 40 cm x 3 cm
Bahan sirip : Besi jarak antar sirip : 3 mm
Bahan pipa : Besi diameter : 6 mm
c. Evaporator
Evaporator adalah salah satu komponen pada AC mobil yang berfungsi
untuk mendinginkan udara yang nanti dikirim blower menuju ke dalam ruang kabin
mobil. Gambar yang tersaji pada Gambar 3.7
Bahan pipa evaporator : tembaga
Diameter : 6 mm
Bahan sirip : alumunium
Ukuran : p x l x t = 30cm x 10cm x 5xm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Gambar 3.7 Evaporator
d. Receiver
Receiver yang digunakan dalam penelitian ini seperti gambar yang tersaji
pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Receiver
Diameter tabung : 6 cm
Tinggi tabung : 25 cm
e. Katup ekspansi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Katup ekspansi yang digunakan dalam penelitian ini seperti gambar yang
tersaji pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Katup Ekspansi
Jenis katup ekspansi : termostatik
f. Refrigerant
Refrigerant yang digunakan dalam penelitian ini adalah R134a seperti
gambar yang tersaji pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
3.4.2 Peralatan pendukung pembuatan AC mobil
Dalam pembuatan mesin AC mobil dengan penggerak mula motor bakar
diperlukan beberapa alat pendukung, seperti berikut :
a. Meteran
Meteran yang digunakan memiliki panjang maksimal 5 meter dan digunakan
untuk mengukur panjang besi plat untuk membuat rangka alat.
Gambar 3.11 Meteran
b. Styrofoam
Styrofoam berfungsi sebagai isolator agar tidak terjadi kebocoran beban
pendinginan.
Gambar 3.12 Styrofoam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
c. Pompa vakum
Pompa vakum berfungsi untuk menghilangkan gas-gas yang tidak diperlukan
seperti udara dan uap air di dalam siklus kompresi uap pada AC mobil. Gambar
3.13 menyajikan pompa vakum.
3.13 Pompa Vakum
(sumber :https://i2.wp.com)
d. Motor bakar
Motor bakar berfungsi sebagai penggerak mula yang memutarkan poros
kompresor agar sistem AC mobil berjalan.
Bahan bakar : Bensin
Volume langkah : 163 cc
Daya : 5,5 HP
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 3.14 Motor Bakar
e. Sakelar
Sakelar adalah alat untuk pemutus atau penyambung aliran listrik.
Gambar 3.15 Sakelar
f. Kipas kondensor
Kipas kondensor berfungsi untuk mengalirkan udara melewati kondensor agar
pelepasan kalor pada kondensor lebih cepat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 3.16 Kipas kondensor
Diameter kipas : 25 cm
Voltase : 12 volt
Daya kipas : 80 watt
g. Blower (kipas evaporator)
Blower berfungsi untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator menuju
kedalam kabin.
Gambar 3.17 Kipas evaporator
(sumber : http://www.sparepartsacbus.com)
Diameter : 4 inch
Jenis : sirrocco
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Daya : 80 watt
3.4.3 Alat Bantu Ukur
Proses penelitian AC mobil ini membutuhkan alat yang dipergunakan untuk
membantu proses pengujian AC mobil.
a. Tachometer
Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan poros kompresor pada saat
kompresor bekerja.
Gambar 3.18 Tachometer
b. Termokopel dan alat penampil suhu digital
Termokopel berfungsi untuk mengukur suhu udara yang akan diukur suhunya,
sedangkan alat penampilan suhu digital berfungsi menampilkan suhu hasil
pengukuran secara digital. Gambar 3.19 menyajikan gambar termokopel dan alat
penampil suhu digital tersebut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 3.19 Termokopel (kiri) dan alat penampil suhu digital (kanan)
c. Pengukur Tekanan atau Manifold Gauge
Pengukur tekanan berfungsi untuk mengetahui tekanan pada refrigerant.
Pengukur tekanan berwarna merah menunjukkan sebagai tekanan tinggi sedangkan
berwarna biru menunjukkan sebagai tekanan rendah. Gambar 3.20 menyajikan
gambar pengukur tekanan (manifold gauge)
Tabel 3.1 Alat ukur tekanan
Alat ukur tekanan tinggi Alat ukur tekanan rendah
satuan Kisaran Kisaran
kg/cm2 0 s/d 500 0 s/d 250
psi 0 s/d 35 0 s/d 8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Gambar 3.20 Manifold Gauge
d. Higrometer
Higrometer berfungsi untuk mengukur kelembaban udara pada alat ini terdapat
termometer udara kering dan termometer udara basah. Gambar 3.21 menyajikan
gambar higrometer
Gambar 3.21 Higrometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Tabel 3.2 Alat ukur higrometer
3.5 Cara mendapatkan data suhu dan tekanan pada titik yang ditentukan
Untuk mendapatkan data hasil penelitian dipergunakan alat ukur
termokopel dan alat ukur tekanan. Perngukuran suhu dan tekanan dilakukan setiap
kompresor bekerja. Suhu ruang kabin yang dipertahankan pada suhu 18°C - 20°
Gambar 3.22 Skematik pemasangan alat ukur
Keterangan untuk gambar 3.22 :
1. Titik 1 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan (P1) dan termokopel (T1)
2. Titik 2 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan (P2)
3. Titik 3 : Tempat pemasangan termokopel (T3)
Tdb suhu Twb
50 ℃ 50
40 ℃ 40
30 ℃ 30
20 ℃ 20
10 ℃ 10
0 ℃ 0
1
3 2
4
T3 P2
P1,T1
Tdb,Twb
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
4. Titik 4 : Tempat pemasangan hygrometer
Tabel 3.3 Tabel untuk hasil pengukuran
No waktu P1
(psig)
P2
(psig)
T1
℃
T3
℃
suhu kabin
mati nyala Tdb Twb
1
2
3
3.6 Cara mengolah data
Prosedur pengolahan data :
a. Setelah semua data tekanan (P1 dan P2) dan suhu (T1 dan T3) sudah didapat
langkah selanjutnya menggambar proses siklus kompresi uap pada P-h
diagram. Dari P-h diagram dapat diketahui nilai entalpi (h1,h2,h3,h4), suhu
evaporator, suhu kondensor dan suhu refrigerant keluar kondensor.
b. Data nilai-nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk
menghitung besarnya kerja kompresor dengan Persamaan (2.1), kalor yang
dilepas kondensor dengan Persamaan (2.2), kalor yang diserap evaporator
dengan Persamaan (2.3),menghitung COPaktual dengan Persamaan (2.4),
menghitung COPideal dengan Persamaan (2.5), menghitung besar efisiensi
dengan Persamaan (2.6), menghitung laju aliran massa refrigerant dengan
Persamaan (2.7).
c. Hasil perhituungan (Qin, Qout, Win, COPaktual, COPideal, efisiensi, laju aliran
massa) kemudian digambarkan dalam bentuk grafik. Dalam proses
pembahasan harus mempertimbangkan hasil penelitian sebelumnya dan tidak
lepas dari tujuan penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
3.7 Cara mendapatkan kesimpulan
Kesimpulan diperoleh dari hasil pembahasan yang telah dilakukan.
Kesimpulan merupakan inti dari pembahasan dan harus menjawab tujuan dari
penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian
Data hasil penelitian yang dicatat adalah nilai tekanan refrigerant (P1 dan
P2), suhu refrigerant (T1 dan T3), suhu kabin (Twb dan Tdb). Data hasil pengukuran
disajikan pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran pada 1800 rpm
No Waktu P1
(psig)
P2
(psig)
T1
(℃)
T3
(℃)
Suhu Kabin
Nyala Mati Tdb Twb
1 00:00 07:12 10 150 33,00 32,50 22,00 16,50
2 07:23 07:54 15 180 23,80 42,70 22,00 16,50
3 08:07 08:38 15 175 23,70 43,50 21,50 16,50
4 08:52 09:17 15 175 24,50 42,80 21,50 16,25
5 09:13 09:58 15 175 23,90 42,50 21,50 16,25
6 10:12 10:38 15 175 24,30 42,25 21,50 16,25
7 10:52 11:18 14 170 23,40 41,90 21,50 16,00
8 11:33 11:57 15 175 23,70 41,80 21,50 16,00
9 12:13 12:38 15 175 24,00 41,90 21,50 16,00
10 12:52 13:18 15 180 23,90 41,95 21,50 16,00
11 13:33 14:00 15 185 23,40 41,55 21,50 16,00
12 14:14 14:43 15 180 23,70 42,00 21,50 16,00
13 14:57 15:22 15 180 24,30 42,65 21,50 16,00
14 15:37 16:04 15 180 23,50 42,20 21,50 16,00
15 16:19 16:45 15 180 23,60 41,65 21,50 16,00
16 17:00 17:29 15 180 24,00 41,90 21,50 15,75
17 17:42 18:11 15 180 23,30 42,45 21,50 15,75
18 18:24 18:52 15 180 24,10 42,60 21,50 15,75
19 19:07 19:32 15 180 23,60 41,65 21,50 15,75
20 19:47 20:16 15 180 23,80 42,40 21,50 15,75
21 20:29 20:51 15 180 24,30 42,45 21,50 15,75
22 21:06 21:32 15 180 23,70 41,55 21,50 15,75
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
No Waktu P1
(psig)
P2
(psig)
T1
℃
T3
℃
Suhu Kabin
Mati Nyala Tdb Twb
23 21:47 22:12 15 175 23,40 41,65 21,50 15,75
24 22:28 22:49 15 180 23,60 41,75 21,50 15,75
25 23:06 23:28 15 175 23,20 41,00 21,50 15,75
26 23:44 34:05 15 175 23,10 40,65 21,50 15,75
27 24:24 24:42 15 180 23,70 40,45 21,50 15,75
28 24:59 25:23 15 175 23,40 40,35 21,50 15,75
29 25:39 26:00 15 175 23,60 40,35 21,50 15,75
30 26:17 26:37 15 175 23,30 40,35 21,50 15,75
31 26:54 27:15 15 175 23,40 40,25 21,50 15,75
32 27:32 27:41 15 175 23,80 40,50 21,50 15,75
33 27:52 28:01 15 175 24,00 40,25 21,50 15,75
34 28:10 28:30 15 175 23,90 40,25 21,50 15,75
35 28:48 29:09 15 175 24,20 40,80 21,50 15,75
36 29:26 29:48 15 175 23,80 41,05 21,50 15,75
37 30:05 30:24 15 175 23,90 40,75 21,50 15,75
Rata-rata 14,838 176,486 23,995 41,331 21,527 15,912
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran pada 1900 rpm
No Waktu P1
(psig)
P2
(psig)
T1
(℃)
T3
(℃)
Suhu Kabin
Nyala Mati Tdb Twb
1 0 00:45 13 150 32,70 17,90 29,50 21,50
2 00:54 01:15 13 160 28,30 35,10 27,50 19,50
3 01:25 01:43 13 165 21,50 35,85 24,50 18,50
4 01:56 02:14 13 165 20,60 35,75 23,00 17,00
5 02:29 02:45 13 165 20,00 36,15 21,50 16,00
6 02:59 03:16 13 160 19,80 36,50 21,00 16,00
7 03:33 03:49 13 155 19,80 36,40 20,50 15,50
8 04:06 04:22 13 155 20,20 36,20 20,50 15,50
9 04:41 04:57 13 160 19,90 36,15 20,00 15,50
10 05:16 05:31 13 160 19.60 36,15 20,00 15,25
11 05:51 06:06 13 165 20,00 36,05 19,75 15,00
12 06:26 06:41 13 165 19,50 36,10 19,50 15,00
13 07:02 07:17 13 165 19,60 36,05 19,50 15,00
14 07:37 07:53 13 160 19,90 36,65 19,50 15,00
15 08:13 08:28 13 160 19,90 36,45 19,50 15,00
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
No Waktu P1
(psig)
P2
(psig)
T1
℃
T3
℃
Suhu Kabin
Mati Nyala Tdb Twb
16 08:49 09:04 13 160 19,80 36,45 19,50 15,00
17 09:25 09:40 13 160 20,00 36,10 19,50 15,00
18 10:02 10:17 13 160 20,00 36,20 19,50 15,00
19 10:39 10:54 13 160 20,60 36,25 19,25 15,00
20 11:15 11:30 13 155 20,60 36,60 19,25 15,00
21 11:52 12:07 13 160 20,70 36,80 19,25 15,00
22 12:29 12:44 13 165 20,30 36,10 19,25 15,00
23 13:05 13:19 13 165 20,20 36,45 19,25 15,00
24 13:41 13:56 13 165 20,40 36,65 19,25 15,00
25 14:17 14:32 13 160 20,30 36,90 19,25 15,00
26 14:54 15:08 13 155 21,10 36,60 19,25 15,00
27 15:30 15:45 13 160 21,20 36,70 19,00 14,75
28 16:07 16:22 13 160 20,60 36,60 19,00 14,75
29 16:45 17:00 13 165 20,50 36,85 19,00 14,75
30 17:21 17:37 13 165 20,40 36,80 19,00 14,75
31 17:58 18:13 13 165 20,80 36,70 19,00 14,75
32 18:36 18:50 13 165 20,80 36,65 19,00 14,75
33 19:14 19:28 13 165 20,70 36,65 19,00 14,75
34 19:51 20:06 13 160 20,30 36,65 19,00 14,75
35 20:29 20:44 13 165 20,70 37,30 19,00 14,75
36 21:07 21:21 13 160 20,40 37,25 19,00 14,75
37 21:45 22:00 13 160 19,90 37,60 19,00 14,75
38 22:23 22:38 13 160 20,50 37,80 19,00 14,75
39 23:00 23:15 13 165 20,40 37,85 19,00 14,75
40 23:37 23:52 14 165 20,20 37,90 19,00 14,75
41 24:14 24:29 14 165 20,20 37,90 19,00 14,75
42 24:51 25:06 13 165 20,80 37,95 19,00 14,75
43 25:29 25:44 14 165 21,00 38,10 19,00 14,75
44 26:06 26:21 14 160 20,70 38,30 19,00 14,75
45 26:43 26:57 14 165 19,10 35,30 19,00 14,75
46 27:21 27:35 14 165 18,90 34,90 19,00 14,75
47 27:57 28:12 14 165 19,30 35,30 19,00 14,75
48 28:34 28:50 14 165 19,60 35,50 19,00 14,75
49 29:12 29:26 14 165 19,40 34,95 19,00 14,75
50 29:49 29:57 14 165 19,40 34,70 19,00 14,75
51 30:04 30:17 14 165 19,60 36,40 19,00 14,75
Rata-rata 13,216 162,059 20,202 36,140 19,868 15,275
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran pada 2000 rpm
No Waktu P1
(psig)
P2
(psig)
T1
(℃)
T3
(℃)
Suhu Kabin
Nyala Mati Tdb Twb
1 00:00 01:44 9 155 31,70 15,60 22,00 20,00
2 01:54 02:21 12 170 25,10 44,90 20,50 18,50
3 02:33 02:50 12 170 23,30 42,20 20,00 18,00
4 03:04 03:22 12 170 21,30 40,80 19,50 17,75
5 03:37 03:53 12 170 22,70 40,90 19,00 17,00
6 04:09 04:26 12 170 22,70 31,00 19,00 16,50
7 04:42 04:58 12 170 22,90 39,95 19,00 16,50
8 05:16 05:32 12 170 22,80 38,30 18,75 16,00
9 05:50 06:06 12 170 22,80 34,15 18,50 15,75
10 06:25 06:40 13 170 22,50 33,90 18,50 15,50
11 06:59 07:15 13 170 21,10 38,15 18,50 15,50
12 07:34 07:50 13 175 21,20 39,30 18,50 15,50
13 08:09 08:25 13 170 22,10 36,00 18,50 15,50
14 08:44 09:00 13 175 21,70 43,05 18,50 15,50
15 09:19 09:35 13 175 22,20 37,50 18,50 15,00
16 09:54 10:10 13 175 23,60 37,80 18,50 15,00
17 10:30 10:46 13 175 23,20 34,75 18,50 15,00
18 11:05 11:21 13 175 22,60 37,15 18,50 15,00
19 11:41 11:57 13 175 22,70 38,55 18,50 15,00
20 12:17 12:34 13 175 23,50 38,55 18,50 15,00
21 12:53 13:09 13 175 22,30 38,25 18,50 15,00
22 13:31 13:46 13 175 22,90 38,65 18,50 15,00
23 14:07 14:22 14 175 23,00 36,50 18,50 15,00
24 14:43 14:59 13 175 22,30 39,10 18,50 15,00
25 15:21 15:37 13 175 22,40 38,15 18,50 15,00
26 15:57 16:13 13 175 22,90 37,00 18,50 15,00
27 16:34 16:50 13 175 23,20 36,60 18,50 15,00
28 17:11 17:27 13 175 22,60 39,30 18,50 15,00
29 17:48 18:05 13 175 22,90 36,50 18,50 15,00
30 18:25 18:42 13 175 23,60 39,40 18,50 15,00
31 19:03 19:19 13 175 23,90 39,00 18,50 15,00
32 19:40 19:56 13 175 23,90 37,50 18,50 15,00
33 20:18 20:34 13 175 23,60 37,90 18,50 15,00
34 20:55 21:11 13 175 23,60 39,45 18,50 15,00
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
No Waktu P1
(psig)
P2
(psig)
T1
℃
T3
℃
Suhu Kabin
Mati Nyala Tdb Twb
35 21:33 21:48 13 175 23,20 39,60 18,50 15,00
36 22:10 22:26 13 175 22,30 39,40 18,50 15,00
37 22:47 23:04 13 175 23,00 38,85 18,50 15,00
38 23:25 23:40 13 175 23,40 39,00 18,50 15,00
39 24:03 24:19 13 175 23,50 39,10 18,50 15,00
40 24:41 24:56 13 175 22,90 38,80 18,50 15,00
41 25:17 25:33 13 175 23,30 38,95 18,50 15,00
42 25:56 26:11 13 175 23,20 38,70 18,50 15,00
43 26:33 26:49 13 175 22,50 38,40 18,50 15,00
44 27:11 27:27 13 175 22,10 38,90 18,50 15,00
45 27:48 28:04 13 175 21,90 38,80 18,50 15,00
46 28:26 28:42 13 175 22,00 38,35 18,50 15,00
47 29:04 29:20 13 175 22,50 38,25 18,50 15,00
48 29:41 29:57 13 175 22,90 38,90 18,50 15,00
49 30:15 30:28 13 175 22,50 38,20 18,50 15,00
Rata-rata 12,776 173,469 22,980 37,918 18,699 15,480
Keterangan :
P1 : Tekanan refrigerant saat masuk kompresor (psig)
P2 : Tekanan refrigerant saat keluar kompresor (psig)
T1 : Suhu refrigerant saat masuk kompresor (℃)
T3 : Suhu refrigerant saat masuk katup ekspansi (℃)
Twb : Suhu udara basah (℃)
Twb : Suhu udara kering (℃)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
4.2 Perhitungan dan Pengolahan Data
Dari data tekanan dan suhu yang didapat dan dengan menggambarkan pada
diagram P-h dapat ditentukan besarnya entalpi (h). Dalam perhitungan ini data
pengukuran tekanan (P1 dan P2) ditambah 1 atm agar menjadi tekanan absolut,
kemudian satuannya dikonversi kesatuan MPa ( 1 psi = 0,0069 MPa) dan suhu T1
dan T3 terdapat dari rata-rata pada tabel.
Daya memperhatikan data pada Tabel 4.1 untuk kecepatan 1800 rpm, dapat
diperoleh.
P1 : 14,838 psig + 14,7 psi = (29,538 x 0,0069 MPa) = 0,2037 MPa
P2 : 176,486 psig + 14,7 psi = (191,186 x 0,0069 MPa) = 1,3182 MPa
T1 : 23,995 ℃
T3 : 42,331 ℃
Dari Gambar 4.1 dari Tabel sifat-sifat R134a dapat diperoleh :
Te : -9,6 ℃ (suhu kerja evaporator)
Tc : 49,97 ℃ (suhu kerja kondensor)
h1 : 422,016 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk kompresor)
h2 : 470 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar kompresor)
h3 : 258,6 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk katub ekspansi)
h4 : 258,6 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar katub ekspansi)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Gam
bar
4.1
Sik
lus
kom
pre
si u
ap p
ada
dia
gra
m P
-h R
134a
dia
mbil
rat
a-ra
ta p
ada
Tab
el 4
.1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant pada mesin
siklus kompresi uap mobil dapat menggunakan Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
= 470 kJ/kg - 422,016 kJ/kg
= 47,984 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigerant sebesar 47,984 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa persatuan refrigerant yang dilepas kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas
kondensor pada mesin siklus kompresi uap dapat menggunakan Persamaan (2.2) :
Qout = h2 - h3
= 470 kJ/kg - 258,6 kJ/kg
= 211,4 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 211,4 kJ/kg
c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator
mesin siklus kompresi uap mobil dapat menggunakan Persamaan (2.4) :
Qin = h1 – h4
= 422,016 kJ/kg - 258,6 kJ/kg
= 163,416 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator sebesar 163,416
kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
d. COP ideal
COP ideal dari siklus kompresi uap dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.6):
COP ideal = Te
Tc-Te
= 263,55
323,12-263,55
= 4,424
Maka COP ideal mesin siklus kompresi uap dari mesin AC mobil sebesar 4,424
e. COP aktual
COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja mesin siklus kompresi
uap dari AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5) :
COP aktual = Qin / Win
= 163,416 / 47,984
= 3,406
Maka COP aktual sebesar 3,406
f. Efisiensi (դ )
Untuk mendapatkan efisiensi mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :
դ = (COP aktual / COP ideal) x 100%
= (3,406 / 4,424) x 100%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
= 76,977 %
Maka efisiensi AC mobil sebesar 76,977%
Dengan memperhatikan data pada Tabel 4.2 untuk kecepatan 1900 rpm,
dapat diperoleh.
P1 : 13,216 psig + 14,7 psi = (27,916 x 0,0069 MPa) = 0,1925 MPa
P2 : 162,059 psig + 14,7 psi = (176,759 x 0,0069 MPa) = 1,2187 MPa
T1 : 20,202 ℃
T3 : 36, 140 ℃
Dari Gambar 4.2 dapat diperoleh :
Te : -11,04 ℃ (suhu kerja evaporator)
Tc : 46,88 ℃ (suhu kerja kondensor)
h1 : 418,88 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk kompresor)
h2 : 468 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar kompresor)
h3 : 250,81 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk katub ekspansi)
h4 : 250,81 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar katub ekspansi)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Gam
bar
4.2
Sik
lus
kom
pre
si u
ap p
ada
dia
gra
m P
-h R
134a
dia
mbil
rat
a-ra
ta p
ada
Tab
el 4
.2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant yang
dihasilkan mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan
Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
= 468 kJ/kg - 418,88 kJ/kg
= 49,12 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigerant sebesar 49,12 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa persatuan refrigerant yang dilepas kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan besarnya kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas
kondensor pada mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan
Persamaan (2.2) :
Qout = h2 - h3
= 468 kJ/kg – 250,81 kJ/kg
= 217,19 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 217,19
kJ/kg
c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator
pada mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan Persamaan
(2.4) :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Qin = h1 – h4
= 418,88 kJ/kg – 250,81 kJ/kg
= 168,07 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator sebesar 168,07
kJ/kg
d. COP ideal
COP ideal menghitung performance ideal mesin siklus kompresi uap pada AC
mobil menggunakan Persamaan (2.6) :
COP ideal = Te
Tc-Te
= 262,11
320,03-262,11
= 4,525
Maka COP ideal AC mobil sebesar 4,525
e. COP aktual
COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja dari mesin siklus
kompresi uap dari AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.5) :
COP aktual = Qin / Win
= 168,07 / 49,12
= 3,422
Maka COP aktual sebesar 3,422
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
f. Efisiensi (դ )
Untuk mendapatkan efisiensi dari mesin siklus kompresi uap pada AC mobil
dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :
դ = (COP aktual / COP ideal) x 100%
= (3,422/ 4,525) x 100%
= 75,610 %
Maka efisiensi AC mobil sebesar 75,610%
Dengan memperhatikan Tabel 4.3 untuk kecepatan 1900 rpm, dapat
diperoleh.
P1 : 12,776 psig + 14,7 psi = 27,476 x 0,0069 = 0,1894 MPa
P2 : 173,469 psig + 14,7 psi = 188,169 x 0,0069 = 1,2974 MPa
T1 : 22,980 ℃
T3 : 37,910 ℃
Dari Gambar 4.3 dapat diperoleh :
Te : -11,49 ℃ (suhu kerja evaporator)
Tc : 49,34 ℃ (suhu kerja kondensor)
h1 : 421,32 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk kompresor)
h2 : 475 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar kompresor)
h3 : 253,48 kJ/kg (entalpi refrigerant masuk katub ekspansi)
h4 : 253,48 kJ/kg (entalpi refrigerant keluar katub ekspansi)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Gam
bar
4.3
Sik
lus
kom
pre
si u
ap p
ada
dia
gra
m P
-h R
134a
dia
mbil
rat
a-ra
ta p
ada
Tab
el 4
.3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win)
Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant yang
dihasilkan mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan
Persamaan (2.1) :
Win = h2 - h1
= 475 kJ/kg - 421,32 kJ/kg
= 53,68 kJ/kg
Maka kerja kompresor persatuan massa refrigerant sebesar 53,68 kJ/kg
b. Kalor persatuan massa persatuan refrigerant yang dilepas kondensor (Qout)
Untuk mendapatkan besarnya kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas
kondensor pada mesin siklus kompresi uap dari AC mobil dapat menggunakan
Persamaan (2.2) :
Qout = h2 - h3
= 475 kJ/kg – 253,48 kJ/kg
= 221,52 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 221,52
kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
c. Kalor yang diserap evaporator (Qin)
Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator
dari mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat menggunakan Persamaan
(2.4) :
Qin = h1 – h4
= 421,32 kJ/kg – 253,48 kJ/kg
= 167,84 kJ/kg
Maka kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator sebesar 168,84
kJ/kg
d. COP ideal
COP ideal menghitung performance ideal dari mesin siklus kompresi uap pada
AC mobil menggunakan Persamaan (2.6) :
COP ideal = Te
Tc-Te
= 261,66
322,49-261,66
= 4,301
Maka COP ideal AC mobil sebesar 4,301
e. COP aktual
COP aktual dipergunakan untuk menyatakan unjuk kerja dari mesin siklus
kompresi uap pada AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan
(2.5) :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
COP aktual = Qin / Win
= 167,84 / 53,68
= 3,127
Maka COP aktual sebesar 3,127
f. Efisiensi (դ )
Untuk mendapatkan efisiensi mesin siklus kompresi uap pada AC mobil dapat
dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7) :
դ = (COP aktual / COP ideal) x 100%
= (3,127/ 4,301) x 100%
= 72,688 %
Maka efisiensi AC mobil sebesar 72,688 %
4.3 Pembahasan
Dari penelitian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa mesin AC mobil dapat
bekerja dengan baik dan menghasilkan data yang baik. Hasil penelitian ini dapat
memberikan keuntungan karena ada proses pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut, maka dapat menaikkan nilai COP dan efisiensi mesin AC mobil. Begitu juga
dengan kondisi refrigerant pada saat masuk kompresor sudah benar benar berubah
fase menjadi gas, sehingga proses kompresi dapat bejalan ideal dan tidak merusak
kompresor. Refigerant ketika masuk katup ekspansi juga dalam keadaan cair
sehingga tidak merusak katup ekpansi saat berjalannya siklus kompresi uap. Dari
hasil perhitungan yang dilakukan dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
maka data yang diambil terdapat perbandingan tiap variasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Tabel 4.4 Perbandingan nilai Win tiap variasi
No Variasi Penelitian Win (kJ/kg)
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 47,984
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 49,12
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 53,68
Gambar 4.4 Win untuk berbagai variasi
Dari Tabel 4.4 memperlihatkan perbandingan Win tiap variasi. Kerja
kompresor berubah terhadap perubahan kecepatan poros kompresor. Semakin cepat
putaran poros kompresor kerja kompresor semakin besar, artinya energi yang
dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor semakin besar. Bahan bakar yang
digunakan untuk mengoperasikan AC mobil, semakin banyak atau semakin boros.
47.984
49.12
53.68
Win
kJ/
kg
putaran poros kompresor
1800 rpm
1900 rpm
2000 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
4.5 Tabel Perbandingan nilai Qin tiap variasi
No Variasi Qin (kJ/kg)
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 163,416
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 168,07
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 167,84
Gambar 4.5 Qin untuk berbagai variasi
Dari Tabel 4.5 memperlihatkan besarnya perbandingan Qin tiap variasi.
Nilai rata-rata Qin yang terendah terjadi pada kecepatan poros kompresor 1800 rpm.
Sedangkan nilai tertinggi pada kecepatan poros kompresor 1900 rpm. Ketika
kecepatan poros kompresor dinaikan nilai Qin justru menurun, sepertinya untuk
putaran poros kompresor dari 1800 rpm s/d 1900 rpm, semakin dinaikan kecepatan
putar poros kompresor Qin semakin bertambah naik, tetapi ketika kecepatan poros
dinaikkan lagi penyerapan kalor yang terjadi pada evaporator (Qin) semakin turun,
kesimpulan ini belum tentu tepat benar, memngingat variasi yang dilakukan hanya
3 variasi.
163.416
168.07167.84
Qin
kJ/
kg
putaran poros kompresor
1800 rpm
1900 rpm
2000 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Tabel 4.6 Perbandingan nilai Qout tiap variasi
No Variasi Penelitian Qout (kJ/kg)
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 211,4
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 217,19
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 221,52
Gambar 4.6 Qout untuk berbagai variasi
Dari Tabel 4.6 memperlihatkan besarnya perbandingan Qout tiap variasi. Hal
ini sesuai dengan perubahan yang terjadi pada kompresor dan evaporator, karena
kalor yang dilepas kondensor sama dengan kalor yang diserap evaporator ditambah
dengan kerja kompresor. Pada putaran 1800 s/d 2000 rpm, semakin tinggi putaran
poros kompresor Win yang dibutuhkan semakin besar, sedangkan pada putaran
1800 s/d 1900 rpm, semakin tinggi putaran poros kompresor, semakin tinggi tinggi
Qin nya. Dengan demikian dapat disimpulkan bagwa pada putaran 1800 s/d 1900
rpm sekin tinggi putaran poros kompresor, semakin besar pula kalor yang dilepas
oleh kondensor (Qout). Untuk putaran dari 1900 rpm s/d 200 rpm, ternyata
211.4
217.19
221.52
QoutkJ/
kg
perbandingan putaran poros kompresor
1800 rpm
1900 rpm
2000 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
dihasilkan suatu keadaan semakin cepat putaran poros kompresor Qout yang
dihasilkan semakin besar, hal ini berarti besar daya kompresor yang
menyebabkannya.
4.7 Tabel Perbandingan nilai COPaktual tiap variasi
No Variasi COPaktual
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 3,406
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 3,422
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 3,127
Gambar 4.7 COPaktual untuk berbagai variasi
Dari Tabel 4.7 memperlihatkan besarnya perbandingan COPaktual tiap
variasi. Nilai terendah pada kecepatan 2000 rpm hal ini disebabkan karena seperti
diketahui kerja kompresor mempengaruhi COPaktual, jika kerja kompresor semakin
besar maka nilai COPaktual semakin menurun, sedangkan jika pada putaran tersebut
kerja yang dilakukan kompresor tinggi. Pada penelitian ini COPaktual terbaik
dimiliki saat putaran putar poros kompresor sebesar 1900rpm.
3.4063.422
3.127CO
Pak
tual
putaran poros kompresor
1800 rpm
1900 rpm
2000 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Tabel 4.8 Perbandingan nilai COPideal tiap variasi
No Variasi COPideal
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 4,424
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 4,525
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 4,301
Gambar 4.8 COPideal untuk berbagai variasi
Dari tabel 4.8 memperlihatkan besarnya perbandingan COPideal tiap variasi.
Nilai terendah pada kecepatan 2000 rpm hal ini disebab karena suhu evaporator
memperngaruhi COPideal jika suhu evaporator semakin besar maka nilai COPideal
semakin besar. Pada penelitian ini COPideal dimiliki terbaik pada saat kecepatan
poros kompresor sebesar 1900 rpm.
Tabel 4.9 Perbandingan nilai efisiensi tiap variasi
No Variasi Efisiensi
1 kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm 76,977%
2 kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm 75,610%
3 kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm 72,688%
4.424
4.525
4.301CO
Pid
eal
putaran poros kompresor
1800 rpm
1900 rpm
2000 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Gambar 4.9 Efisiensi berbagai variasi
Dari Tabel 4.9 memperlihatkan besarnya efisiensi tiap variasi. Nilai
terendah terdapat pada kecepatan 2000 rpm sedangkan nilai tertinggi terdapat pada
kecepatan 1800 rpm. Semakin cepat putaran poros kompresor maka perubahan
kerja kompresor juga semakin berat karena transfer kalor yeng terjadi dan dapat
dilihat dari Gambar 4.8 yang menunjukkan efisiensi semakin menurun. Hal ini
disebabkan karena COPideal mempengaruhi efisiensi jika semakin besar COPidealnya
maka efisiensinya semakin menurun, sedangkan jika COPidealnya semakin kecil
maka efisiensinya semakin besar. Pada penelitian ini efisiensi terbaik dimiliki pada
kecepatan putar poros kompresor sebesar 1800 rpm. Pemasangan pipa refrigerant
yang terpasang ada kemungkinan aliran yang terjadi tidak sempurna dan ruang
kabin masih belum tertutup sempurna disebabkan ruang kabin terbuat dari triplek
dan styrofoam masih belum sempurna. Hal ini yang memungkinkan efisiensi mesin
AC mobil tidak mencapai maksimalnya.
76.977
75.610
72.688
efis
iensi
putaran poros kompresor
1800 rpm
1900 rpm
2000 rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian mesin AC mobil dapat diambil kesimpulan sebagai berikut
a. Mesin AC mobil berhasil dirancang dan dirakit, mesin AC mobil juga dapat
bekerja dengan baik.
b. Mesin AC mobil bekerja dengan siklus kompresi uap dengan baik.
1. Kerja kompresor persatuan massa refrigerant (Win) terendah sebesar 37,984
kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm dan tertinggi sebesar
53,68 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm.
2. Kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator (Qin) terendah
sebesar 163,416 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm dan
tertinggi sebesar 168,07 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1900
rpm.
3. Kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor (Qout) terendah
sebesar 211,4 kJ/kg pada kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm dan
tertinggi sebesar 221,52 kJ/kg pada kecepatan poros kompresor 2000 rpm.
4. COPaktual mesin AC mobil yang dibuat mempunyai nilai terendah sebesar
3,127 pada kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm dan nilai tertinggi
3,406 pada kecepatan putar poros kompresor 1800 rpm.
5. COPideal mesin AC mobil yang dibuat mempunyai nilai terendah 4,301 pada
kecepatan putar poros kompresor 2000 rpm dan nilai tertinggi 4.525 pada
kecepatan putar poros kompresor 1900 rpm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
6. Efesiensi yang dihasilkan AC mobil terendah 72,688 % pada kecepatan
putar poros kompresor 2000 rpm dan tertinggi 76,977 % pada kecepatan
putar poros kompresor 1800 rpm.
5.2 Saran
Beberapa saran yang disampaikan pada penelitian ini :
a. Waktu pengambilan data sebaiknya tidak terlalu lama karena dalam keadaan
stabil tidak membutuhkan waktu lama.
b. Pada saat pemasangan termokopel harus benar sesuai aturan jika tidak nilai
akan berubah.
c. Pengambilan data sebaiknya sesuai keadaan dimanna monil digunakan supaya
data valid.
d. Evaporator dan kabin sebaiknya dibuat serapat mungkin agar mendapatkan
nilai yang maksimal.
e. Perlu ditambahkan kipas pada motor bakar agar tidak terlalu panas.
f. Melakukan pengecekan secara berkala pada setiap komponen waktu ingin
melakukan penelitian.
g. Melakukan pengecekan pada pintu kabin agar tidak terjadi kebocoran udara.
h. Perlu ditambahkan peredaman suara pada pada mesin motor bakar karena
brisik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, Kharil. 2010. Efek Beban Pendinginan Terhadap Performa Sistem Mesin
Pendingin. Jurnal Smartek. Palu.
Cahyono, S. P. 2015. Karakteristik AC Mobil Dengan Putaran Kompresor 1200
RPM. Skripsi pada Teknik Mesin USD Yogyakarta : tidak diterbitkan.
Mastur, M., Khanif S., Bambang S. 2016. Pengaruh Variasi Beban, Waktu
Pendinginan dan Temperatur Ruang Terhadap Performasi Mesin Pendingin.
Jurnal Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
Mustaqim, Rusnoto, Slamet S. 2011. Analisa Variasi Beban Pendingin Udara
Kapasitas 1PK pada Ruang Instalasi Uji dengan Pembebanan Lampu. Jurnal
Fakultas Teknik, Universitas Pancasakti.
Wiharsa, R. A. 2018. Karakteristik Sistem AC Mobil pada Putaran Kompresor 1400
RPM. Skripsi pada Teknik Mesin USD Yogyakarta : tidak diterbitkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
LAMPIRAN
Tabel Thermodynamic Properties of HFC-134a Refrigerant
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI