4. Dasar Teori

Laporan Praktikum Mesin Pendingin

Kelompok 13

Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Ganjil 2015/2016

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mesin pendingin merupakan suatu bagian yang tidak dapat dilepaskan dari

kemajuan teknologi saat ini. Mesin pendingin merupakan suatu bagian dari penerapan

ilmu-ilmu termodinamika yang digunakan dalam berbagai bidang. Tidak hanya dalam

kehidupan sehari-hari tetapi juga dalam berbagai industri, seperti refrigerator (kulkas),

pendingin air ataupun pendingin udara dalam mobil.

Bagi seorang mahasiswa teknik Mesin sangat perlu untuk mempelajari masalah

yang berkenaan dengan mesin pendingin khususnya mengenai prinsip kerja mesin

pendingin, macam–macam mesin pendingin, beban pendinginan, kapasitas pendinginan

dan menghitung Coeficient of Performance (COP) mesin pendingin.

Untuk membantu mahasiswa mempelajari sistem pendingin dan pengondisian

udara, maka buku panduan ini disusun sebagai pedoman bagi mahasiswa untuk

melakukan praktikum mesin pendingin (Air Conditioning Test Bench) pada laboratorium

Mesin Pendingin. Dengan pelaksanaan praktikum akan dapat memahami aplikasi ilmu

yang telah dipelajari diperkuliahan.

1.2 Rumusan Masalah

Pada laporan ini rumusan masalah yang akan dibahas adalah :

a. Berapa besar kapasitas pendinginan, daya kompresor, efisiensi boiler dan Coeficient

of Performance (COP) yang diukur berdasarkan variasi waktu.

b. Berapa besar losses yang terjadi selama proses percobaan. Seperti faktor lingkungan

sekitar, faktor mesin, dan lain-lain.

1.3 Batasan Masalah

Pengambilan dan perhitungan data praktikum dilakukan pada peralatan AC Bench

dimana pengaruh konduksi, konveksi dan radiasi udara diabaikan. Mesin pendingin ini

diasumsikan berjalan normal dan aliran diasumsikan steady.


Kelompok 13


1.4 Maksud dan Tujuan Praktikum

a. Dari Air Flow Duct, dengan prinsip-prinsip psychrometri dan keseimbangan energi

dapat ditentukan :

1. Perubahan sifat-sifat udara sepanjang duct dalarn diagram psychrometri

2. Coeficient of Performance (COP) aktual dan ideal dari seluruh instalasi mesin

pendingin.

3. Energi yang hilang dari setiap potongan duct.

4. Efisiensi boiler sebagai komponen pelengkap instalasi P.A. HILTON.

b. Dari siklus refrigerant didapat:

1. Siklus refrigerasi R-22 yang aktual.

2. Kapasitas pendinginan (refrigerating capacity).

3. COP berdasarkan siklus refrigerant.

1.5 Manfaat Praktikum

Dengan melaksanakan praktikum mesin pendingin ini, akan dapat memahami dan

mengenal proses serta siklus-siklus termodinamika yang terjadi dan dapat mengetahui

komponen yang terlibat di dalamnya sehingga praktikan dapat mengetahui pengaruh-

pengaruhnya dalam unjuk kerja mesin.


Kelompok 13


BAB II

DASAR TEORI

2.1 Definisi Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah mesin konversi energi yang dipakai untuk memindahkan

kalor dari reservoir panas bertemperatur tinggi menuju reservoir panas bertemperatur

lebih tinggi dengan menambahkan kerja kalor dari luar. Secara jelasnya mesin pendingin

merupakan peralatan yang digunakan dalam proses pendinginan suatu materi (fluida)

sehingga mencapai temperatur dan kelembapan yang diinginkan, dengan jalan menyerap

kalor dari materi (fluida) yang akan dikondisikan, atau dengan kata lain menyerap panas

(kalor) dari suatu reservoir dingin dan diberikan ke reservoir panas.

2.2 Mesin Pendingin

2.2.1 Sejarah Mesin Pendingin

Perkembangan siklus refrigerant dan mesin pendingin merintis jalan bagi

pertambahan dan penggunaan mesin penyegar udara (air conditioning). Teknologi ini

dimulai oleh Cagnicered De La Tour (1832) kemudian dilanjutkan oleh Hurprey Day dan

asistennya M.Faraday (1824) lalu Josep M.C.Credy (1887) yang pertama membuat

instalasi mesin pendingin yang dinamakan mesin pencuci udara (air washer) yaitu sistem

pendingin yang menggunakan gerakan air, sedangkan Willis Houlan Carrier (1906)

membuat alat pengukur temperatur dengan kelembapan udara yang kemudian dipatenkan

pada tahun 1911.

Pada peralihan abad 19 – 20, kompresor digerakkan oleh uap dengan kecepatan

maksimal serpid. Industri refrigerasi di tahun 1990 kental diwarnai peralihan dari

konsumsi es alami ke es buatan dan persaingan antara kedua produk tersebut sekitar 15

tahun.

Air conditioning dengan kapasitas 450 ton untuk pertama kalinya dipasang di New

York Exchange dan sistem yang sama pada waktu yang hampir sama dipasang di sebuah

gedung teater di Jerman. Tahun 1905 Garder T Forness mempatenkan kompresor

temuannya dimana gas refrigerant dari 2 buah evaporator dengan tekanan berbeda bisa

ditarik dan ditekan dalam satu silinder tunggal. Menariknya, penemuan itu baru

dikembangkan 40 tahun kemudian. Memasuki tahun 1911 kecepatan kompresor

meningkat menjadi 100-300 rpm dan pada tahun 1915 untuk pertama kalinya kompresor


Kelompok 13


dua tingkat dioperasikan. Sistem ini masih belum bisa sempurna dan dipakai pada tahun

1940. Setelah perang dunia pertama biro standar Amerika membuat rumusan yang akurat

untuk panas laten es sehingga sistem perancangan jet mulai digunakan pada industri

minyak.

2.2.2 Macam Mesin Pendingin

a. Mesin pendingin dengan siklus kompresi uap

Mesin ini menggunakan kompresor untuk menaikkan tekanan uap zat

pendingin dari evaporator kemudian mendorongnya ke dalam kondensor agar mudah

diembunkan. Siklus pada mesin ini hampir menggunakan kebalikan dari siklus

rankine, perbandingannya adalah siklus ini menggunakan klep yang menghasilkan

penurunan tekanan secara isoenthalpy.

Gambar 2.1 Sistem pendinginan kompresi uap

Sumber : Stoecker (1996:187)

b. Mesin pendingin dengan siklus pendinginan absorbsi

Mesin pendingin ini menggunakan dua jenis refrigerant yaitu refrigerant

primer sebagai zat pendingin dan refrigerant sekunder sebagai zat pengikat kalor /

yang membawa refrigerant primer sampai di generator. Untuk siklusnya bisa dilihat

pada gambar 2.2.

Siklusnya dimulai dari evaporator yang menyerap panas dari sistem dan

ditangkap oleh refrigerant primer berbentuk uap bertekanan rendah. Selanjutnya

refrigerant primer diserap ke absorber yang di dalamnya sudah ada refrigerant

sekunder yang memiliki viskositas lebih, ini bertujuan untuk mengikat refrigerant

primer yang berfase uap agar dapat dialirkan oleh pompa ke generator. Pada generator

menghasilkan energi untuk menghidupkan komponen pemanas (seperti heater) agar

menghasilkan panas yang digunakan untuk melepas refrigerant primer dengan

refrigerant sekunder. Refrigerant primer dapat terlepas dari refrigerant sekunder


Kelompok 13


karena sifat dari refrigerant primer yang mudah menguap, selanjutnya refrigerant

primer melanjutkan siklusnya ke kondensor melepaskan kalornya ke lingkungan.

Selepas dari kondensor fase cair dari refrigerant melewati katup ekspansi, disini

refrigerant diturunkan tekanan dan temperaturnya hingga mencapai temperatur dan

tekanan evaporasi dengan cara dikabutkan.

Sedangkan pada refrigerant sekunder yang memiliki viskositas yang lebih

dibanding refrigerant primer setelah dari generator turun bersikulasi ke katup trotel

yang kemudian kembali ke absorber.

Pada absorber refrigerant sekunder masih memiliki temperatur yang tinggi. Di

dalam absorber terdapat proses pelepasan kalor yang berfungsi untuk menyerap uap

refrigerant primer yang keluar dari evaporator karena adanya perbedaan tekanan yang

mana di absorber lebih rendah dari tekanan evaporator.

Gambar 2.2 Sistem pendinginan absorbsi


2.2.3 Fungsi Mesin Pendingin

Fungsi utama mesin pendingin adalah menyerap kalor dari sistem bertemperatur

rendah ke lingkungan bertemperatur tinggi guna mencapai efek pendinginan. Fungsinya

dibagi menjadi :

1. Air Conditioner (AC)

AC digunakan untuk mempertahankan kelembaban relatif di dalam suatu

ruangan sehingga diperoleh kenyamanan. Mesin ini banyak digunakan di kantor,

kendaraan, dan lain-lain.


Kelompok 13


Gambar 2.3 Air Conditioner

Sumber : Anonymous 1 (2015)

2. Freezer

Berfungsi untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah dan biasanya

mencapai 0oC (32oF). Digunakan pada pembuatan es, pengawetan daging, dan lain-

lain.

Gambar 2.4 Freezer


3. Cold Storage

Berfungsi untuk menstabilkan temperatur nisbi sehingga sering digunakan

untuk menyimpan alat-alat kedokteran.

Gambar 2.5 Cold Storage



Kelompok 13


2.2.4 Bagian Utama Mesin Pendingin Kompresi Uap

1. Kompresor

Fungsi Kompresor : berfungsi menekan refrigerant hingga terjadi kenaikan tekanan

di kondensor dan berfungsi mensirkulasikan refrigerant dalam system

Jenis Kompresor berdasarkan cara kerja kompresi :

a. Kompresor torak (Reciprocating)

Bekerja secara resiprokasi (piston selalu bergerak bolak-balik dari titik

mati atas ke titik mati bawah setiap saat). Kompresor ini cocok untuk menangani

siklus refrigerant dimana refrigerant yang digunakan mempunyai berat jenis

tinggi sehingga menyebabkan tekanan kondensingnya juga tinggi, misalnya

R12, R22 dan R500.

Gambar 2.6 Kompresor torak (Reciprocating)


b. Kompresor putar (Rotary)

Rotor adalah bagian yang berputar di dalam stator. Rotor terdiri dari dua

baling baling. Langkah hisap terjadi saat pintu masuk mulai terbuka dan berakhir

setelah pintu masuk tertutup. Pada waktu pintu masuk sudah tertutup dimulai

langkah tekan, sampai katup pengeluaran membuka, sedangkan pada pintu

masuk secara bersamaan sudah terjadi langkah hisap, demikan seterusnya

http://www.chiller.co.id/pengisian-refrigerant/


Kelompok 13


Gambar 2.7 Kompresor putar (Rotary)


c. Kompresor heliks atau sekrup (helix or screw)

Merupakan kompresor rotary positive displacement yang mana dua

buah intermeshing rotors dengan struktur heliks mengompresi dan

memindahkan sejumlah gas. Untuk pertimbangan dalam pemilihan tipe

kompresor akan dibahas pada bagian selanjutnya.

Gambar 2.8 Kompresor heliks atau sekrup (helix or screw)


d. Kompresor skrol (Scroll)

Prinsip dasar kompresi kompresor scroll adalah interaksi antara fixed

scroll (scroll yg tdk bergerak) dengan orbiting scroll (scroll yg bergerak). Kedua

scroll ini saling bersinggungan identik satu sama lain tetapi berbeda sudut 180

derajat. Orbit dari scroll yg bergerak akan mengikuti path/jalur yg dibentuk oleh

scroll yg tdk bergerak. Keduanya bersinggungan berdasarkan gaya sentrifugal.

Ruang kompresi terbentuk dari mulai bagian luar sampai ke bagian dalam


Kelompok 13


dimana volume ruang kompresi semakin diperkecil, akibatnya tekanan menjadi

naik dan pada akhir kompresi, refrigerant keluar dari bagian tengah kedua scroll

tersebut.

Gambar 2.9 Kompresor Skrol


e. Kompresor sentrifugal (centrifugal)

Kompresor sentrifugal adalah suatu mesin dinamik dengan satu atau

beberapa rotating impellers. Impellers tersebut berputar meningkatkan

kecepatan gas secara radial kemudian diubah menjadi tekanan dengan adanya

struktur casing dan diffuser.

Gambar 2.10 Kompresor Sentrifugal



Kelompok 13


2. Evaporator

Fungsi Evaporator : Tempat perpindahan kalor antara refrigerant dan ruang atau

bahan yang akan didinginkan dan refrigerant akan mengalami perubahan fasa dari

cair menjadi uap.

Jenis evaporator berdasarkan konstruksinya

a. Evaporator Tabung dan Coil

Evaporator tabung dan koil terdapat koil pipa tunggal atau koil pipa

ganda di dalam sebuah pipa silinder. Refrigerant mengalir di dalam koil pipa

untuk mendingin air atau larutan garam yang ada di bagian luar koil. Evaporator

tabung dan koil dapat dibuat dengan mudah, sebab tidak memerlukan pelat pipa

untuk memasang ujung dan pangkal pipa, seperti yang terdapat pada kondensor

tabung dan pipa

Gambar 2.11 Evaporator Tabung dan Koil


b. Evaporator Tabung dan Pipa Jenis Ekspansi Kering

Evaporator tabung dan pipa jenis expansi kering menggunakan banyak

pipa yang dipasang di dalam tabung


Kelompok 13


Gambar 2.12 Evaporator Tabung dan Pipa Jenis Ekspansi Kering


c. Evaporator Kecil Dengan Pendingin Udara

Evaporator jenis ini hanya digunkan pada sistem pendinginan berskala

kecil, misalnya pada AC mobil

Gambar 2.13 Evaporator Kecil Dengan Pendingin Udara


3. Katup Ekspansi

Fungsi Katup Ekspansi : Menurunkan dan menjaga beda tekanan refrigerant cair

antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah dengan cara dikabutkan, sehingga

terjaga tekanan yang diinginkan

Jenis katup ekspansi, yaitu :

a. Katup Ekspansi Otomatik Termostatik Jenis Pengaman

Pada katup ini, refrigeran mengalir masuk melalui lubang masuk dan

keluar melalui lubang keluar melaui katup jarum Ruang luar dari diafragma

dihubungkan dengan lubang keluar dari evaporator melalui pipa penyama

tekanan. Oleh karena diafragma diisolasikan dari lubang keluar oleh paking

internal, maka diafragma menerima tekanan seksi keluar dari evaporator.


Kelompok 13


Gambar 2.14 Katup Ekspansi Otomatik Termostatik Jenis Pengaman


b. Katup Ekspansi Manual

Katup expansi manual adalah katup expansi dengan trotel yang diatur

secara manual, yaitu menggunakan katup jarum yang berbeda dari katup stop

yang biasa. Pada katup tersebut refigeran masuk melalui lubang masuk dan

keluar melalui katup jarum. Fiting dihubungkan dengan batang pengatur,

sehingga katup jarum tersebut dapat dibuka dan ditutup dengan memutar knob

pengatur. Kebocoran refrigeran dapat dicegah dengan menggunakan bellow

Gambar 2.15 Katup Ekspansi Manual


c. Katup Ekspansi Tekanan Konstan

Katup expansi tekanan konstan adalah katup expansi, dimana katup

digerakkan oleh tekanan di dalam evaporator, untuk mepertahankan supaya

tekanan di dalam evaporator konstan. Pada jenis katup ini, below dan katup

jarum dihubungkan oleh batang penunjang. Bagian bawah dari below

berhubungan dengan lubang keluar sehingga menerima tekanan evaporator.

Sebuah pegas dipasang pada bagian atas dari below. Gaya pegas dapat diatur


Kelompok 13


dengan memutar knob pengatur. Pipa cairan refrigeran dihubungkan dengan

katup expansi pada bagian lubang masuk dari katup expansi.

Gambar 2.16 Katup Ekspansi Tekanan Konstan


4. Kondensor

Fungsi Kondensor : Melepaskan kalor dari refrigerant, sehingga refrigerant

berubah fasa dari uap menjadi cair. Kalor dilepas di kondensor berasal dari kalor

yang diserap di evaporator dan kalor akibat kerja kompresi.

Jenis Kondensor :

a. Kondensor tabung dan pipa horizontal

Kondensor tabung pipa banyak dipergunakan pada unit kondensor

berukuran kecil sampai besar. Unit pendingin dan penyegar udara paket baik

untuk amonia maupun freon. Didalam kondensor tabung dan pipa terdapat

banyak pipa pendingin, dimana air pendingin mengalir didalam pipa-pipa

tersebut. Ujung dan pangkal pipa pendingin terikat pada pelat pipa, sedangkan

diantara pelat pipa dan tutup tabung dipasang sekat-sekat, untuk membagi aliran

air yang melewati pipa-pipa tersebut tetapi juga mengatur agar kecepatannya

cukup tinggi. Air pendingin masuk kedalam kondensor dari bagian bawah,

kemudian masuk kedalam pipa-pipa pendingin dan keluar pada bagian atas.


Kelompok 13


Gambar 2.17 Kondensor Tabung dan Pipa Horizontal


b. Kondensor tabung dan pipa coil

Kondensor dan koil banyak dipergunakan pada unit dengan freon sebagai

refrigeran berkapasitas relatif kecil. Pada kondensor tabung dan koil, air

mengalir didalam koil dan pipa pendingin.

Gambar 2.18 Kondensor tabung dan pipa coil


c. Kondensor jenis pipa ganda

Kondensor jenis pipa ganda merupakan susunan dari dua pipa aksial,

dimana refrigeran mengalir melalui saluran yang terbentuk antara pipa dalam

dan pipa luar, dari atas dan bawah. Sedangkan air pendingin mengalir didalam

pipa dalam arah berlawanan dengan arah aliran refrigerant.


Kelompok 13


Gambar 2.19 Kondensor Jenis Pipa Ganda


d. Kondensor Pendingin Udara Koil Bersirip Pelat

Kondensor pendingin udara terdiri dari koil pipa pendingin bersirip pelat.

Udara mengalir dengan arah tegak lurus terhadap bidang pendingin. Gas

refrigeran yang bertemperatur tinggi masuk ke bagian atas koil dan secara

berangsur-angsur mencair dalam alirannya kedalam bagian bawah koil.

Gambar 2.20 Kondensor Pendingin Udara Koil Bersirip Pelat


2.2.5 Siklus Mesin Pendingin

Siklus thermodinamika mesin pendingin yang ideal adalah siklus mesin carnot

terbalik, tetapi siklus ini sulit untuk dicapai karena siklus carnot terdapat atau terdiri dari

proses-proses reversibel yang menjadikan efisiensinya lebih tinggi dari pada yang dapat


Kelompok 13


dicapai oleh siklus secara aktual. Siklus refrigerasi carnot dapat dilihat pada gambar 2.21.

Dan refrigerasi bermanfaat dan kerja bersih siklus carnot dapat dilihat pada gambar 2.22.

Gambar 2.21 Siklus Refrigerasi Carnot


Keterangan :

1 – 2 : Proses kompresi adiabatis reversibel

2 – 3 : Proses pelepasan panas pada suhu dan tekanan konstan

3 – 4 : Proses isentropik ekspansi secara isentropik

4 – 1 : Proses pemasukan panas pada suhu dan tekanan konstan

Gambar 2.22 Refrigerasi bermanfaat dan kerja bersih siklus carnot


Daerah yang ada di bawah garis reversibel pada diagram suhu-enthropi

menyatakan perpindahan kalor. Daerah-daerah yang digambarkan dalam gambar 2.22

dapat menyatakan jumlah refrigerasi bermanfaat (useful refrigeration) dan kerja bersih

(net work). Refrigerasi bermanfaat sama dengan perpindahan kalor pada proses 4 – 1 atau

daerah di bawah garis 4 – 1. Daerah di bawah garis 2 – 3 menyatakan kalor yang

dikeluarkan dari daur, perbedaan antara kalor yang dikeluarkan dari daur dan kalor yang

ditambahkan ke dalam daur adalah kalor bersih (net heat).


Kelompok 13


Siklus carnot bias diperbaiki atau ditingkatkan prestasi kerjanya yaitu dengan cara

memberikan tambahan kerja agar tercapai kompresi kering, hal ini dilakukan dengan

memberikan super heating yaitu pemanasan lanjut sebelum refrigerant memasuki

kompresor. Hal ini akan mengakibatkan kinerja kompresor menjadi lebih ringan sehingga

lifetime komponen kompresor menjadi lebih panjang. Skema perbaikan daur refrigerasi

carnot dapat dilihat pada gambar 2.23.

Gambar 2.23 Perbaikan Daur Refrigerasi Carnot


Selain hal di atas, secara aktual diagram T-S secara aktual pada siklus 3 - 4 tidak

ideal terjadi secara isentropis, nyatanya pada sikuls 3 – 4 pada katup ekspansi setelah

adanya proses pelepasan kalor pada kondensor, katup ekspansi menurunkan lagi

temperatur refrigerant cair secara mendadak hal ini mengakibatkan adanya proses secara

konduksi maupun konveksi yang meliputi pipa katup ekspansi sehingga siklus ideal 3 –

4 secara isentropis, secara aktualnya akan bergeser dan tidak terjadi secara isentropis lagi.

Skema daur kompresi uap standar dapat dilihat pada gambar 2.24 dan 2.25.

Gambar 2.24 Daur Kompresi Uap Standar



Kelompok 13


Keterangan :

1 – 2 : Proses Kompresi uap refrigerant

2 – 3 : Proses merubah uap refrigerant menjadi cair

3 – 4 : Proses penurunan tekanan

4 – 1 : Proses pengambilan kalor oleh uap refrigerant

Gambar 2.25 Daur Kompresi Uap Standar


Keterangan :

1 – 2 : Proses kompresi adiabatik reversibel di kompresor

2 – 3 : Proses pelepasan panas pada tekanan konstan

3 – 4 : Proses ekspansi pada expantion valve secara isoentalphi

4 – 1 : Proses penyerapan panas secara isobaris dan penguapan refrigerant

Siklus dimulai dari titik 4 – 1 dimana kalor dari sistem diserap oleh refrigerant

yang ada pada evaporator. Refrigerant lalu berubah wujud menjadi fase uap kering lalu

dialirkan ke kompresor. Di kompresor terjadi proses kompresi pada refrigerant untuk

meningkatkan tekanan refrigerant sehingga refrigerant bisa mencapai tekanan dan

temperatur kondensasi, selanjutnya dialihkan ke kondensor. Prinsip kerja utama dari

kondensor adalah melepas kalor refrigerant, hal ini dilakukan dengan cara mendinginkan

refrigerant hingga berubah wujud menjadi cair, kalor yang dilepas oleh refrigerant

dibuang ke lingkungan.

Setelah melewati kondensor refrigerant yang telah berbentuk cair dialirkan ke

katup ekspansi, di katup ekspansi terjadi proses penurunan tekanan refrigerant dengan

cara dikabutkan. Proses ini bertujuan untuk mendapatkan refrigerant yang berwujud uap

jenuh sebelum memasuki evaporator untuk menjalani siklus kembali.


Kelompok 13


Tabel 2.1 Proses Terjadinya Siklus Refrigerasi

Proses Alat P T S H Efek

Perubahan Fase Q W

1-2 (Kompresi

Isentropik)

Kompresor ↑ ↑ c ↑ - h2-h1 UJK → UPL

2-3

(Pembuangan

Kalor Isobarik)

Kondensor c ↓ ↓ ↓ h2-h3 - UPL → cair

3-4 (Ekspansi

Isoentalpi)

Katup

Ekspansi

↓ ↓ ↑ C - - Cair → UP

4-1 (Penyerapan

Kalor)

Evaporator c C ↑ ↑ h1-h4 - UP → UPK

Pada komponen-komponen mesin pendingin terjadi perubahan-perubahan, yaitu:

1. Pada kompresor (1 – 2)

Entalphi, tekanan, dan termperatur naik

Entrophi konstan

Perubahan fase dari uap kering ke uap panas lanjut butuh kerja dari luar

2. Pada kondensor (2 – 3)

Entalphi dan temperatur turun

Tekanan konstan

Perubahan fase dari uap panas lanjut ke fase cair

Terjadi pelepasan kalor

3. Pada expantion valve (3 – 4)

Entalphi konstan

Tekanan dan temperatur turun

Entrophi naik perubahan fase dari cair ke uap jenuh

4. Pada evaporator (4 – 1)

Tekanan dan temperatur konstan

Entalphi dan entrophi naik

Perubahan fase dari uap jenuh menjadi uap kering


Kelompok 13


Gambar 2.26 Gambar daur kompresi uap nyata dibanding daur standar


Pada siklus aktualnya yang ditunjukkan pada gambar 2.26, terjadi modifikasi pada

siklus ideal siklus kompresi uap antara lain :

Sub-Cooling, kondisi dimana refrigerant cair lebih dingin dari suhu minimum

idealnya, sub-cooling bertujuan memaksimalkan perubahan fase embun ke cair pada

kondensor agar kerja kondensor menjadi lebih ringan. Sub-cooling bermanfaat karena

kerja kondensor lebih ringan. Sub-cooling dapat dilakukan dengan penambahan coil

ganda pada pipa kondensor yang berisi air pendingin sehingga didapat efek sub-

cooling.

Super Heating, tujuan super heating memaksimalkan penguapan agar fase refrigerasi

seluruhnya berfase uap ketika memasuki kompresor. Super heating merupakan hal

yang positif pada siklus kompresi uap karena meringankan kerja kompresor. Super

heating dilakukan dengan cara menambahkan heater pada pipa dari evaporator ke

kompresor.

Pressure Drop, terjadi karena uap refrigerant memasuki penampang yang berubah-

ubah pada pipa sehingga menimbulkan losses akibat gesekan fluida dengan dinding

pipa, belokan dan kebocoran pada saluran sehingga proses tidak isobarik.

2.2.6 AC Central

AC Central adalah Sistem pendinginan ruangan yang dikontrol dari satu titik atau

tempat dan didistribusikan secara terpusat ke seluruh isi gedung dengan kapasitas yang

sesuai dengan ukuran ruangan dan isinya dengan menggunakan saluran udara/ducting ac.

Skema AC central dapat dilihat pada gambar 2.27.


Kelompok 13


Gambar 2.27 Skema instalasi AC central

Sumber : Buku petunjuk praktikum pengujian mesin pendingin

Secara garis besar sistem AC central terbagi atas beberapa komponen, yaitu :

1. Chiller

Pada unit pendingin atau chiller yang menggunakan sistem kompresi uap,

komponennya terdiri dari kompresor, kondensor, alat ekspansi, dan evaporator. Pada

chiller biasanya tipe kondensornya adalah water-cooled kondensor. Air untuk

mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang kemudian outputnya

didinginkan kembali secara evaporative cooling pada cooling tower.

Pada komponen evaporator, jika sistemnya indirect cooling maka fluida yang

didinginkan tidak langsung udara melainkan air yang dialirkan melalui sistem

pemipaan. Air yang mengalami pendinginan pada evaporator dialirkan menuju sistem

penanganan udara (AHU) menuju koil pendingin.


Kelompok 13


2. AHU (Air Handling Unit)

Prinsip kerja secara sederhana pada unit penanganan udara ini adalah menyedot

udara dari ruangan (return air) yang kemudian dicampur dengan udara segar dari

lingkungan (fresh air) dengan komposisi yang bisa diubah-ubah sesuai keinginan.

Campuran udara tersebut masuk menuju AHU melewati filter, fan sentrifugal dan koil

pendingin. Setelah itu udara yang telah mengalami penurunan temperatur

didistribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran udara (ducting) yang

telah dirancang terlebih dahulu sehingga lokasi yang jauh sekalipun bisa terjangkau.

AHU memiliki beberapa komponen yang ada di dalamnya antara lain :

a. Filter

Penyaring udara dari kotoran, debu, atau partikel-patikel lainnya sehingga

diharapkan udara yang dihasilkan lebih bersih.

b. Centrifugal Fan

Berfungsi untuk mendistribusikan udara melewati ducting menuju ruangan-

ruangan.

c. Koil Pendingin

Berfungsi untuk menurunkan temperatur udara.

Beberapa kelemahan dari sistem ini adalah jika satu komponen mengalami

kerusakan dan sistem AC central tidak bekerja, maka semua ruangan tidak akan

merasakan udara sejuk. Selain itu jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin

maka pengaturannya harus pada termostat di koil pendingin pada komponen AHU.

3. Cooling Tower

Fungsi utamanya untuk mendinginkan air panas dari kondensor dengan cara

dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan/kipas.

Konstruksi cooling water terdiri dari sistem pemipaan dengan banyak nozzle,

fan/blower, bak penampung dan casing.

Proses yang terjadi pada chiller atau unit pendingin untuk sistem AC central

dengan sistem kompresi uap terdiri dari proses kompresi, kondensasi, ekspansi, dan

evaporasi. Proses ini terjadi dalam satu siklus tertutup yang menggunakan fluida kerja

berupa refrigerant yang mengalir dalam sistem pemipaan yang terhubung dari satu

komponen ke komponen lainnya. Kondensor pada chiller biasanya berbentuk water-

cooled condenser yang menggunakan air untuk proses pendinginan refrigerant. Secara

umum bentuk konstruksinya berupa shell & tube dimana air memasuki shell/tabung


Kelompok 13


dan uap refrigerantsuperheat mengalir dalam pipa yang berada di dalam tabung

sehingga terjadi proses pertukaran kalor. Uap refrigerantsuperheat berubah fase

menjadi cair yang memiliki tekanan tinggi mengalir menuju alat ekspansi, sementara

air yang keluar memiliki temperatur yang lebih tinggi karena air ini akan digunakan

lagi untuk proses pendinginan kondensor maka tentu saja temperaturnya harus

diturunkan kembali atau didinginkan pada cooling tower.

Langkah pertama adalah memompa air panas tersebut menuju cooling

water/cooling tower melalui sistem pemipaan yang pada ujungnya memiliki banyak

nozzle untuk tahap spraying atau semburan. Air panas yang keluar dari nozzle secara

langsung sementara itu udara atmosfer dialirkan melalui atau berlawanan dengan arah

jatuhnya air panas karena pengaruh fan/blower yang terpasang pada cooling tower.

Untuk menguapkan 1 kg air diperlukan kira-kira 600 kcl dengan mengeluarkan kalor

laten dengan mengungkapkan sebagian dari air maka sebagian besar air pendingin

dapat didinginkan, misalnya 1% dari air dapat diuapkan, air dapat diturunkan

temperaturnya sebanyak 6˚C dengan menara pendingin.

Sistem ini sangat efektif dalam proses pendinginan air karena suhu

kondensasinya sangat rendah mendekati suhu wet bulb udara. Air yang sudah

mengalami penurunan temperatur ditampung dalam bak untuk kemudian dipompa

kembali menuju kondensor yang berada di dalam chiller. Pada cooling tower juga

dipasang katup yang dihubungkan ke sumber air terdekat untuk menambah kapasitas

air pendingin jika terjadi kehilangan air ketika proses evaporasi cooling tersebut.

Prestasi menara pendingin biasanya dinyatakan dalam “range” dan “approach”

dimana range adalah penurunan suhu air yang melewati cooling tower dan approach

adalah selisih antara suhu udara wet-bulb dan suhu air yang keluar. Perpindahan kalor

yang terjadi pada cooling tower berlangsung dari air ke udara tak jenuh. Ada 2

penyebab terjadinya perpindahan kalor yaitu perbedaan suhu dan perbedaan tekanan

parsial antara air dan udara. Suhu pengembunan yang rendah pada cooling tower

membuat sistem ini lebih hemat energi jika digunakan untuk sistem refrigerasi pada

skala besar seperti chiller. Salah satu kekurangannya adalah bahwa sistem ini tidak

praktis karena jarak yang jauh antara chiller dan cooling tower sehingga memerlukan

sistem pemipaan yang relatif panjang. Selain itu juga biaya perawatan cooling tower

cukup tinggi dibandingkan sistem lainnya.


Kelompok 13


4. Pompa Sirkulasi

Berfungsi untuk menaikkan tekanan dan menyirkulasi udara/fluida ke tempat

lain dalam sistem pemipaan.

5. Ducting/saluran

Media penghubung antara AHU dengan ruangan yang dikondisikan udaranya,

fungsi utama ducting adalah meneruskan udara yang didinginkan oleh AHU untuk

kemudian didistribusikan ke masing-masing ruangan.

Kelebihan dan kekurangan sistem AC central

Kelebihan

- Kebisingan dan getaran mesin pendingin hampir tidak mempengaruhi ruangan

- Perbaikan dan pemeliharaan lebih mudah

- Seluruh beban pendingin semua ruangan dalam bangunan dapat dilayani oleh suatu

sistem (unit) saja

- Kelembapan udara dapat diatur

Kekurangan

- Harga pembuatan awal dangat mahal

- Biaya operasional mahal

- Unit central tidak dapat dipakai untuk rumah sakit, karena dapat menyebarkan

kuman/bakteri pasien dari suatu ruangan ke ruangan lain

- Jika salah satu komponen mengalami kerusakan dan sistem ac central tidak dapa

beroperasi

- Jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka pengaturannya harus pada

termostat di koil pendingin pada komponen AHU

2.2.7 Beban Pendinginan

Beban pendinginan adalah jumlah panas yang dipindahkan oleh sistem

pengkondisian udara. Beban pendinginan terdiri atas panas yang berasal dari ruangan dan

tambahan panas. Tambahan panas adalah jumlah panas setiap saat yang masuk kedalam

ruangan secara radiasi maupun dinding karena perbedaan temperatur.

Dasar perhitungan beban pendinginan dilakukan dengan dua cara

Perhitungan besar kalor puncak untuk menetapkan besarnya instalasi

Perhitungan beban kalor sesaat untuk mengetahui biaya operasi untuk mengetahui

karakteristik dinamik instalasi yang bersangkutan


Kelompok 13


Yang mempengaruhi beban pendinginan antara lain:

1. Internal

a. Produk (orang)

Beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalor yang dilepas dari

produk (orang) yang berada didalam ruang pendingin itu:

q1 = m.h.Clf

Keterangan :

q1 = beban pendinginan akibat kalor yang dilepas oleh produk didalam ruang

pendingin (I/s)

m = banyaknya produk (orang) yang didinginkan

h = laju kalor yang dilepaskan oleh produk (wall)

-benda ; h = F (jenis benda)

-orang ; h = F (aktivitas)

Clf = factor beban pendinginan (cooling load factor)

b. Peralatan

Beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalor yang dilepas dari

peralatan – peralatan yang berada diruang pendingin tersebut :

qz= P x BF x CLF

Keterangan:

qz = beban pendinginan akibat kalor yang dilepas oleh peralatan peralatan

didalamruang pendinginan (joule/detik)

P = power /daya (peralatan) (wall)

BF = factor bullast (lampu Tu =1,25 ; lampu pijar : 1,0

CLF = factor beban pendinginan

2. Eksternal

a. Ventilasi

Beban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara luar ruangan tetapi

terkendali untuk memenuhi kebutuhan akan udara yang dibutuhkan oleh tiap

produk (orang) :

Clfhmnq v

o

b ...

Keterangan :

qb = beban pendinginan akibat pertukaran udara dengan udara luar terkendali

(suhu/detik)


Kelompok 13


n = banyaknya produk (orang)

o

m = kebutuhan udara tiap orang perdetik (kg/detik)

Δh = kandungan kalor (beda entalpi udara luar dan dalam)(joule/kg)


b. Infiltrasi

Beban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara pendinginan dengan

udara luar tanpa kendali :

Clfhmq vi

o

A ..

Keterangan :

qA = beban pendinginan akibat pertukaran udara dingin udara luar tanpa kendali

(joule/s)

vi

o

m = laju Infiltrasi (kg/h)

Δh = beda entalpi udara luar dan dalam (joule/kg)


c. Radiasi

Beban pendingian yang disebabkan adanya kalor yang berasal dari luar ruangan

berupa radiasi matahari (beban panas matahari melalui permukaan tembus cahaya).

qb = τ. Ε. A

4

2

4

1

100100

TT

Keterangan :

qb = beban pendinginan akibat pertukaran udara dengan udara luar

τ = bilangan balleman

ε = emisitas permukaan

A = luas panas (m²)

T1 = temperatur Absolute luar (ºK)

d. Perpindahan Panas

Beban pendinginan yang berasal karena perpindahan panas dari lingkungan yang

tidak diinginkan

Qs = U.A.ΔT

Keterangan;

Qs = beban pendinginan akibat perpindahan panas dari lingkungan yang tidak

diinginkan


Kelompok 13


U = koefisien perpindahan panas total (joule/cm²ok)

Y = 1/RT ; RT = R1 + Ra + Rs +…Ra

A = luas panas (m²)

ΔT = beda temperatur (ºK)

2.2.8 Refrigerant

Refrigerant adalah zat pendingin atau media pembawa kalor yang mudah diubah

bentuknya dari cair menjadi gas atau atau sebaliknya dengan menyerap atau melepas

kalor yang digunakan dalam sirkulasi mesin pendingin.

2.2.8.1 Macam – macam Refrigerant

Berdasarkan penggunaan refrigerant dibagi menjadi 2 yaitu :

a. Refrigerant Primer

Refrigerant yang digunakan pada sistem kompresi uap (R-22, R-134).

b. Refrigerant Sekunder

Cairan-cairan yang digunakan untuk membawa energi kalor bersuhu rendah

dari suatu lokasi ke lokasi lain.

Berdasarkan komponen penyusun

a. Senyawa Holocarbon

Mempunyai satu atau lebih atom dari salah satu halogen (klorin, flourin,

bromin)

Tabel 2.2 Beberapa refrigerant holocarbon

Nomor Refrigerant Nama Kimia Rumus Kimia

11 Trikloromonofluorometana CCl3F

12 Diklorodifluorometana CCl2F2

13 Triklorotriplorometana CClF3

22 Monoklorodifluorometana CHClF2

40 Metil klorida CH3Cl

113 Triklorotrifluoroetana CCl2FCClF2

114 Diklorotetrafluoroetana CClF2CClF2



Kelompok 13


b. Anorganik

Merupakan refrigerant terdahulu yang masih digunakan pada saat ini, contoh :

amonia (NH3), air (H2O), udara, CO2, SO2.

Tabel 2.3 Beberapa refrigerant anorganik


717 Amonia NH3

718 Air H2O

729 Udara

744 Karbondioksida CO2

764 Sulfur dioksida CO2


c. Hidrocarbon

Banyak senyawa hidrocarbon yang digunakan sebagai refrigerant, khususnya

untuk dipakai pada industri perminyakan dan petrokimia. Diantaranya adalah metana

(CH4), propana (C3H8) dan etana (C2H6).

Tabel 2.4 Refrigerant hidrokarbon


50 Metana CH4

170 Etana C2H6

290 Propana C3H8


d. Azeotrop

Suatu senyawa azeotrop dua substansi adalah campuran yang dapat dipisahkan

komponen-komponennya secara destilasi. Azeotrop menguap dan mengembun

sehingga suatu substansi tunggal yang sifat-sifatnya berbeda dengan unsur

pembentuknya. Misal : refrigerant 502 yang merupakan campuran 48,8% R-22

dengan 51,2% R-115.


Kelompok 13


2.2.8.2 Syarat – syarat Refrigerant

1. Tekanan penguapan harus tinggi

Sebaiknya refrigerant memiliki temperatur penguapan pada tekanan yang lebih

tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan

turunnya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi.

2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi

Apabila tekanan pengembunannya rendah, maka perbandingan kompresinya

menjadi lebih rendah sehingga penurunan prestasi kompresor dapat dihindari. Mesin

dapat bekerja lebih aman.

3. Kalor laten penguapan harus tinggi

Karena menguntungkan untuk kapasitas refrigerasi yang sama jumlah

refrigerant bersirkulasi menjadi lebih kecil.

4. Volume spesifik (terutama dalam fase gas)

Memungkinkan penguapan kompresor dengan volume langkah torak yang

lebih kecil.

5. Koefisien prestasi harus tinggi.

6. Konduktivitas termal yang tinggi.

7. Viskositas yang rendah dalam fase cair maupun gas

8. Refrigerant harus stabil dan tidak bereaksi pada material

2.2.9 Kelebihan dan Kekurangan Refrigerant Hydrocarbon dan Holocarbon

a. Refrigerant Holocarbon

Kelebihan

1. Kemudahan mengalir yang tinggi keadaan cair

2. Tidak menyebabkan ledakan

3. Tidak membawa aliran listrik

4. Tekanan kondensasi dan suhu keluar yang tinggi dalam mesin refrigerant

Kekurangan

1. Dapat menyebabkan kerusakan lapisan ozon dan pemanasan global

2. Jenis refrigerasi yang kurang aman untuk digunakan dalam proses refrigerant

b. Refrigerant hydrocarbon

Kelebihan

1. Ramah lingkungan yang ditunjukkan dengan nilai ozon depleting potensial


Kelompok 13


2. Properti termofisika dan karakteristik perpindahan yang baik

3. Kerapatan fase uap yang rendah

4. Kelarutan yang baik

5. Dapat menurunkan konsumsi tenaga listrik 15 – 25%

Kekurangan

Sifatnya mudah terbakar

2.2.10 Istilah - istilah Mesin Pendingin

1. Panas Laten

Jumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat dimana akan

menyebabkan terjadinya perubahan fase/wujud dari zat yang bersangkutan tanpa

mengalami perubahan temperatur.

2. Panas Sensible

Jumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat dimana akan

menyebabkan terjadinya perubahan temperatur tanpa mengalami perubahan

fase/wujud dari zat yang bersangkutan.

3. Panas Spesifik

Jumlah panas/kalor yang diperlukan setiap kilogram massa zat untuk

menaikkan temperaturnya sebesar satu derajat Celcius.

4. Wet Bulb Temperatur

Temperatur udara yang tidak memperhitungkan pengaruh radiasi, konduksi,

dan konveksi.

5. Dry Bulb Temperatur

Temperatur udara yang memperhitungkan.pengaruh radiasi, konduksi, dan

konveksi.

6. Kelembaban Absolut

Perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering dalam suatu

volume campuran.

7. Kelembaban Relatif

Perbandingan antara tekanan parsial uap air dalam suatu campuran tehadap

tekanan jenuhnya pada temperatur yang sama.


Kelompok 13


8. Refrigerant effect

Kemampuan suatu refrigerant (zat pendingin) untuk menyerap panas/kalor

agar berubah fase/wujudnya berubah dari cair menjadi uap.

9. Enthalpy

Jumlah kalor yang dikandung oleh setiap kilogram zat pada tekanan dan

temperatur tertentu ditambah dengan kerja yang bekerja pada zat tersebut yang

merupakan perkalian antara tekanan yang bekerja pada zat tersebut dengan volume

spesifiknya.

10. Coeficient of Performance (COP)

Perbandingan antara panas yang diserap oleh refrigerant (zat pandingan)

dengan kerja kompresor.

11. Beban Pendinginan

Kalor yang diambil tiap detik dari produk yang diinginkan (kJ/detik).

Manfaatnya untuk meramalkan kalor yang mampu diserap tiap detik oleh instalasi

mesin pendingin.

12. Kapasitas Pendinginan

Jumlah kalor yang diserap oleh refrigerant dari benda atau fluida yang

hendak didinginkan.

13. Tor refrigerant

Laju aliran kapasitas refrigerant digunakan untuk menyerap panas yang

ada di dalam sistem tiap satuan waktu. Jadi tor refrigerant merupakan satuan daya

dalam British (Btu/jam).

2.2.11 Rumus - Rumus yang Digunakan

1. Antara penampang C-D pada Air Flow Duct


Kelompok 13


Gambar 2.28 Penampang C-D

Sumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB (2015)

a. Keseimbangan Energi

mchc – maha = - -PH2 + HLC-D

b. Kekekalan massa aliran fluida:

mc = ma – m0 ; m0 = massa alir

udara lewat oriface pada ujung duct

ikkgv

zm

d

det/0504.00

c. Kalor sensibel

PH2 = mD . CP . ΔT

Dengan: Z = tinggi skala pada inclined manometer ( mmH2O )

VD= volume spesifik udara pada penampang di C-D, bisa dicari dari

diagram psycometry

hC= enthalpy udara di penampang C

hD= enthalpy udara di penampang D

PH2= Daya reheater

HLC-D= kerugian energi pada daerah C-D

Cp= panas jenis udara antara C-D

d. Didapat :

Dengan mengabaikan losses, panas jenis Cp adalah :


Kelompok 13


CkgkJ

Tm

PC

D

Hp

./2

Kalor hilang Antara C-D ; HL C-D dalam satuan kJ/s

2. Kondisi penampang B – C

Gambar 2.29 Penampang B – C

Sumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB (2015)

a. Kesetimbangan energi:

CLBConConrefCCBB HhmQhmhm

b. Kekekalan massa

m B -

m C =

m Con →

m B =

m C+

m Con

c. Didapat

Beban pendinginan evaporator Qref, sehingga dapat dihitung.

comp

ref

totW

QCOP

Losses of energy

HLB-C dalam [kJ/s]

Dimana : Wcomp = daya sebenarnya kompresor, bisa dilihatdari spesifikasi

peralatanatau voltmeter danamperemeter

h1 = enthalpyrefrigerant sesudah keluar evaporator

h2 = enthalpyrefrigerant sebelum keluarevaporator

hcon = enthalpy air kondensasi

mcon = laju alir massa air kondensasi

mref = laju alir massa refrigerant


Kelompok 13


h1B-C = kerugian energi pada daerah B-C

hB & hC= enthalpy udara di B dan C dicari dari diagram psycometry

3. Kondisi Pada penampang A-B

Gambar 2.30 Penampang A – B

Sumber :Modul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB (2015)

a. Keseimbangan energi

m A . hA +

m B . hB= Pm-

m s . hs + Pp+ HL A-B

b. Kekekalan massa

m B =

m A +

m S

c. Didapat:

Kerugian Energi (HL A-B)

Dengan mengabaikan losses yang dapat dihitung efisiensi Boiler :

K

KK

P

Q

%100xP

hm

k

ssk

Dimana:

PM = daya motor penggerak blower yang besarnya sebanding dengan

posisi regavolt [%] dan spesifikasi motor penggeraknya

ms = laju alir massa uap yang disuplai bolier

Hs =enthalpy uap

Pp = daya pemanas preheater

Pk = daya pemanas bolier


Kelompok 13


mA = laju alir massa udara luar yang dihisap blower

H 1A-B = kerugian energi pada daerah A-B

Untuk COPaktual dapat dicari dengan persamaan :

𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 =𝑄1

𝑊𝑐𝑜𝑚𝑝

Dimana :

Q1 = Qref untuk COPaktual

= mBhB – (mChC + mconhcon)

Sedangkan COPideal dapat dicari dengan persamaan

𝐶𝑂𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 =ℎ1−ℎ4

ℎ2 −ℎ1

Dimana harga h1,h2 dan h4 bisa dilihat pada diagram (P-h)

2.3 Dasar Pengkodisian Udara

2.3.1 Psikometri

Psikometri merupakan kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan uap air.

Psikometrik mempunyai arti penting dalam pengkondisian udara atau penyegaran udara

karena atmosfer merupakan campuran antara udara dan uap air. Psikometri digunakan

untuk mengetahui sifat-sifat termodinamika udara dan mengidentifikasi proses fisik yang

terjadi di lingkungan.


Kelompok 13


Gambar 2.31 Psikometri

Sumber : Cengel (2006:996)


Kelompok 13


2.3.2 Temperatur Bola Basah (Wet Bulb) dan Temperatur Bola Kering (Dry Bulb)

a. Temperatur bola basah

Sensor pada termometer dibalut kain basah untuk menghilangkan efek radiasi

panas.

b. Temperatur bola kering

Temperatur dapat dibaca dengan sensor kering dan terbuka namun tidak tetap

karena pengaruh radiasi panas, kecuali memperoleh ventilasi cukup baik.

2.3.3 Dew Point

Temperatur dew point adalah temperatur dimana embun mulai terbentuk. Artinya

udara mulai berubah menjadi embun setelah mengalami proses pendinginan pada tekanan

konstan.

2.3.4 Absolute Humidity dan Relative Humidity

Apabila atmosfer tanpa kandungan uap air, maka campuran gas dikenakan denagn

udara kering (dry air). Apabila uap air ada dalam gas tersebut dikenal dengan udara basah

(wet air). Jumlah uap air ruang kurang dari tekanan jenuh temperatur tertentu

mengandung uap air maka penguapan akan berlangsung terus sampai tekanannya menjadi

tekanan jenuh untuk temperatur tersebut. Relative humidity digunakan untuk menyatakan

perbandingan antara tekanan parsial uap air suatu campuran terhadap tekanan jenuhnya

pada temperatur yang sama.

2.4 Teknologi pengkondisian udara terbaru

Teknologi ECO Patrol adalah teknologi terbaru yang di kembangkan pada mesin

pendingin dengan memanfaatkan Automatic Control System (ACS). Sistem ini berfungsi

untuk mendeteksi keberadaan manusia secara otomatis. Skema kerjanya adalah sebagai

berikut :


Kelompok 13


Gambar 2.32 Skema Kerja ECO Patrol

Sumber : M. Nurul Huda, 2010

Saat di ruangan ada manusia:

1. Sensor Eco-Patrol mengeluarkan gelombang mikro pendeteksi suhu manusia di dalam ruangan.

2. Gelombang mikro (kurva berwarna biru) mendeteksi suhu apakah ada manusia atau tidak di

ruangan dengan memancar ke segala penjuru ruangan.

3. Ketika gelombang mendeteksi suhu yang berarti keberadaan aktivitas manusia di dalam ruangan,

gelombang mikro tersebut terpantul (kurva berwarna kuning) kembali menuju sensor .

4. Sensor menerima gelombang pantul yang berisi informasi keberadaan dan aktivitas manusia

tersebut dan memproses sistem untuk menyemburkan udara dingin dari AC yang suhunya juga

disesuaikan dengan jumlah orangyang ada dalam ruangan.


Kelompok 13


Bila tidak ada manusia :

Gambar 2.33 Skema Kerja ECO Patrol

Sumber : M. Nurul Huda, 2010

1. Sensor Eco-Patrol mengeluarkan gelombang mikro pendeteksi suhu manusia di

dalam ruangan.

2. Gelombang mikro (kurva berwarna biru) mendeteksi suhu apakah ada manusia atau

tidak di ruangan dengan memancar ke segala penjuru ruangan.

3. Ketika gelombang mendeteksi tidak ada suhu manusia di dalam ruangan,gelombang

mikro tersebut terpantul kembali menuju sensor .

4. Sensor menerima gelombang pantul yang berisi informasi tidak adanyakeberadaan

manusia tersebut dan memproses sistem untuk meminimalisir semburan udara dingin

dari AC sehingga AC mengkonsumsi daya listrik yang sedikit pada waktu itu.


Kelompok 13


Kemampuan teknologi Eco-Patrol ini memang dirancang secara otomatis

untuk hemat energi dalam penggunaannya. Teknologi ramah lingkungan ini kedepannya

akan dikembangkan lagi dengan teknologi Automatic Control System (ACS) terintegrasi

hingga memiliki kemampuan “Auto-Off System”. Yang artinya saat keberadaan manusia

tidak terdeteksi di dalam ruangan, maka AC akan mati secaraotomatis.


Kelompok 13


BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIKUM

3.1 Peralatan praktikum

a. Alat yang digunakan :

1. Manometer

Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit energi untuk

mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua

adalah manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana kolom cairan adalah

bentuk pipa U yang diisi cairan setengahnya biasanya berisi minyak, air atau air

raksa, dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa, sementara tekanan yang

mungkin terjadi karena atmosfir diterapkan pada tabung yang lainnya. Perbedaan

ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang terukur.

Gambar 3.1 Manometer

Sumber : Laboratorium Mesin Pendingin Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya

2. Termometer

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu

(temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer bersal dari bahsa

Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti untuk mengukur.

Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan

adalah termometer air raksa.


Kelompok 13


Gambar 3.2 Termometer


Brawijaya

3. Regavolt.

Sebagai tranformator aliran listrik.

Gambar 3.3 Regavolt


Brawijaya


Kelompok 13


4. Load Control Panel.

Berfungsi untuk mengontrol beban yang akan di berikan

Gambar 3.4 Load Control Panel


Brawijaya

5. Gelas pengukur air kondensat.

Berfungsi untuk mengukur volume air kondensat

Gambar 3.5 Gelas Pengukur


Brawijaya


Kelompok 13


6. Pengukur waktu setiap periode.

Berfungsi untuk mengetahui waktu tertentu saat pengambilan data

Gambar 3.6 Stop Watch


Brawijaya

b. Fluida yang dilayani :

1. Laju alir massa udara pada Air Flow Duct.

2. Laju massa air kondensasi yang terbentuk.

3. Uap air dariBoiler untuk proses Humidifikasi.

4. Refrigerant R-22 yang bersirkulasi.

c. Produk

1. Udara dengan temperatur, kelembaban, dan kapasitas tertentu.

3.2 Spesifikasi Peralatan

a. Tipe : A-573/91159 vapour compression refrigeration units

b. Produk : udara lewat air flow ducts dengan parameter yang bervariasi

c. Refrigeran : Freon, R-22, laju alir massa

d. Kompresor : Panasonic 222 225 BUA

e. 1120 watt, 220watt, 50hz


Kelompok 13


Gambar 3.7 Instalasi Mesin Pendingin dan Pengkondisian Udara

Sumber: Manual Book Mesin AC BENCH PA HILTON A572

3.3 Prosedur Pelaksanaan Percobaan Air Conditioning

a. Persiapan Percobaan

Instalasi telah disiapkan untuk melaksanakan percobaan dan pengambilan data

b. Menjalankan Instalasi

1. Saklar dipasang pada posisi (I) dengan regavolt “0”

2. Regavolt diatur supaya ada aliran udara melalui evaporator denggan tujuan

membebani evaporator dengan mengatur posisi regavolt sesuai varian data untuk

masing-masing kelompok.


Kelompok 13


3. Kompresor dijalankan sehingga terjadi siklus 46 hermometer. Instalasi dibiarkan

beropersi sampai terbentuk air kondensasi pada evaporator dan ditampung pada

gelas ukur yang sudah dipasang 46 hermometer.

4. Akhiri pembebanan air flow duct dengan menggunakan semua saklar dari

komponen pelengkap (boiler, preheater, reheater, regavolt) posisinya disesuaikan

dengan kombinasi dan variasi duct yang telah ditentukan untuk setiap kelompok

praktikan.

c. Menghentikan Operasi

a) Semua saklar dari semua komponen pelengkap dimatikan

b) Kompresor dimatikan

c) Regavolt diturunkan posisinya secara perlahan sampai posisi “0”

d) Matikan saklar induk

e) Cabut steker dan power supply

3.4 Pengambilan Data

a. Pengambilan data baru boleh dimulai setelah ada air kondesat yang terbentuk pada

evaporator (terlihat pada jatuhnya tetes air pada gelas ukur penampung air

kondensat).

b. Setiap kombinasi parameter diambil data sebanyak 3x.

Data-data dianggap valid jika pencatatan dilakukan setelah kondisi betul-betul dalam

keadaan steady.

4. Dasar Teori

Documents

Transcript of 4. Dasar Teori