Air Conditioning Test

16
Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012 BAB II AIR CONDITIONING TEST 2.1Landasan teori Kebutuhan manusia terhadap udara tidak bisa dielakkan, baik sebagai kebutuhan-kebutuhan industri, yang selalu menuntut untuk dapat dipenuhi. Berbagai kondisi udara akan selalu diusahakan terutama yang berhubungan dengan tingkat kelembaman dan tinggi rendahnya suhu. Pemanfaatan udara terkondisi ini antara lain sebagai wahana penyegaran ruang, pengeringan barang produk pelembaman dan lain-lain. Teknis pengkondisian udara seperti itu dapat dilakukan dengan menggunakan mesin pengkondisisan udara, baik secara memusat maupun sendiri-sendiri. sebagai tahap awal Mesin Pengkondisisan Udara tipe A 575 disediakan untuk mensimulasikan aliran fluida gas (udara) yang diperlukan dengan berbagai kondisi seperti pendinginan, pemanasan, pelembaman dan lain-lain, sehingga dapat diketahui karakteristik dari setiap kondisi tersebut. 2.2 Bagian-bagian Alat Dan fungsinya Mesin pendingin mempunyai beberapa bagian-bagian pendukung antara lain : 2

description

tes bro

Transcript of Air Conditioning Test

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

BAB II

AIR CONDITIONING TEST

2.1 Landasan teori

Kebutuhan manusia terhadap udara tidak bisa dielakkan, baik

sebagai kebutuhan-kebutuhan industri, yang selalu menuntut untuk dapat

dipenuhi. Berbagai kondisi udara akan selalu diusahakan terutama yang

berhubungan dengan tingkat kelembaman dan tinggi rendahnya suhu.

Pemanfaatan udara terkondisi ini antara lain sebagai wahana penyegaran

ruang, pengeringan barang produk pelembaman dan lain-lain.

Teknis pengkondisian udara seperti itu dapat dilakukan dengan

menggunakan mesin pengkondisisan udara, baik secara memusat maupun

sendiri-sendiri. sebagai tahap awal Mesin Pengkondisisan Udara tipe A 575

disediakan untuk mensimulasikan aliran fluida gas (udara) yang diperlukan

dengan berbagai kondisi seperti pendinginan, pemanasan, pelembaman dan

lain-lain, sehingga dapat diketahui karakteristik dari setiap kondisi tersebut.

2.2 Bagian-bagian Alat Dan fungsinya

Mesin pendingin mempunyai beberapa bagian-bagian pendukung antara lain :

1. Fan jenis sentrifugal yang putarannya dapat diatur, daya input 120 watt

pada 240 V, 40 Hz. Dalam kondisi operasi normal daya yang diperlukan

fan sekitar 72 watt. Debit udara maksimun 0,13 m/s.

2. Boiler yang menggunakan pemanas listrik dilengkapi dengan katup

pelampung dan katup selenoit.

Daya panas nominal : 1 x 1 kW, dan 2 x 2 kW.

3. Pre-heater dengan daya nominal 2 x 1 kW.

4. Koil pendingin berupa evaporator dengan kapasitas pendingin 2 kw.

5. Re-heater dengan daya nominal 2 x 0,5 kw.

2

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

6. Mesin pendingin yang menggunakan kompresor hermatik dan condensator

dengan pendingin udara. Refrigeran R134a dan putaran kompresor 2700-

3000 rpm.

7. Alat-alat ukur yaitu:

- 3 buah termometer gelas.

- pressure gauge.

- penampung embunan ( kondesator ).

Gambar 2.1

A 575 air conditioning laboratory unit

Fungsi alat tiap-tiap bagian :

Fan/blower fungsinya untuk mendorong dan mengalirkan udara melalui

jaringan dacting menuju tempat-tempat yang ditentukan. Fan harus dapat

mengatasi penurunan tekanan pada tiap-tiap komponen maupun akibat

gesekan pada saluran.

3

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

Boiler fungsinya untuk menaikkan temperatur dengan memakai elemen

heater didalamnya sehingga supply air berubah wujud dari cair menjadi

uap dapat terpenuhi setelah sampai di evaporator.

Evaporator fungsinya untuk menyerap kalor dari benda/lingkungan yang

didinginkan dengan cara menguapkan refrigerant pada temperatur dan

tekanan rendah.

Thermometer dry alat ukur untuk mengukur berapa besar suhu udara

kering pada mesin pendingin.

Thermometer wet alat ukur untuk mengukur besarnya suhu udara bola

basah pada mesin pendingin.

Pressure gauge alat untuk mengukur besarnya tekanan fluida yang terjadi

dalam sistem pendingin.

Compressor fungsinya untuk mengkompresikan udara yang telah

diekspansikan dan diuapkan pada Evaporator.

Condensor fungsinya untuk melepas kalor dari sistem ke lingkungan

dengan cara mengembunkan refrigerant pada temperatur dan tekanan

tinggi.

Katup expansi fungsinya mengexpansikan refrigeran dari tekanan

kondensor hingga tekanan evaporator dan mengatur jumlah refrigerant

yang dialirkan menuju evaporator.

2.3. Cara Kerja Mesin

Mesin pendingin menurut cara kerjanya dibedakan menjadi 4

macam,yaitu : absorbtion refrigerant system, steam jet refrigerant system,

air refrigerant system, dan vapour compression refrigerant system. Dimana

jenis mesin pendingin yang digunakan selama praktikum percobaan mesin

pendingin di Laboratorium Pengujian Mesin ITN Malang adalah jenis

vapour compression refrigerant system. Pada system ini terjadi perubahan

4

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

fase yang digunakan, yaitu dari fase uap ke cair dan sebaliknya, selama

siklus.

Pada sistem ini, uap menyerap panas lewat evaporator pada temperatur

dan tekanan rendah, di mana tekanan dan temperaturnya dinaikkan pada

kompresor, kemudian masuk ke kondensor untuk dicairkan dan dikabutkan

pada katup ekspansi dan masuk kembali ke evaporator untuk menyerap

panas dari ruangan. Pada umumnya sistem pendingin menggunakan

jenis ini, karena memiliki berbagai keuntungan, antara lain : siklusnya

mendekati siklus Carnot dengan harga COP yang tinggi, konstrukisnya

sederhana dan perawatannya mudah.

Gambar 2.2 Diagram Alir Cara Kerja Mesin

2.4. Jalannya Percobaan

a) Petunjuk Operasi

1. Pastikan kabelnya terhubung dengan stock kontak

2. Air isian boiler telah tersedia dengan debit 10 liter per jam,air tidak akan

mengalir ke boiler kalau saklar belum ON. Pastikan boiler telah terisi air

melalui gelas penduga baru saklar dinyalakan.

5

FAN EVAPORATOR REHEATER UDARA TERKONDISI

EXPANSION VALVE

BOILER CONDENSOR COMPRESSOR

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

3. Di sebelah kiri pada panel terdapat tombol MCB untuk perlindungan fan

terhadap beban lebih. Apabila ada gangguan secara otomatis akan mati

dan cari penyebabnya.

4. Disebelah kanan pada panel terdapat fan speed control untuk mengatur

kecepatan fan, apabila diputar kekanan akan bertambah debit aliran dan

apabila diputar kekiri maka sebaliknya.Tekanan minimum yang

ditunjukkan manometer harus lebih dari 3 mm kolom air.Sebelum dimulai

posisi tombol harus pada putaran maksimum.

5. Pada panel terdapat 8 buah tombol untuk pemanas dan refrigerasi,tombol

dinyalakan sesuai percobaan yang diinginkan.Hindarkan percobaan

dengan debit uadra yang kecil agar tidak terjadi frosting pada katup

ekspansi dan permukaan evaporator.

6. Jika tekanan kondensor > 1400 kPa,maka switch tekanan tinggi akan

menghentikan kerja kompresor,tetapi fan kondensor tetap berputar.

b) Persiapan-persiapan Percobaan Proses Pengkondisian Udara

1. Lakukan persiapan sesuai petunjuk operasi yang ada diatas.

2. Putar tombol pengatur putaran fan,sesuai ketentuan untuk memperoleh

debit udara.

3. Nyalakan tombol-tombol pemanas/refrigerasi sesuai dengan petunjuk

asisten.

4. Tunggu sampai keadaan sistem stabil.

5. Cata semua data pada lembar yang sudah disediakan.

6. Jika tidak melakukan variasi percobaan lain,matikan mesin sesuai

dengan prosedur.

c) Prosedur Mematikan Mesin

Sebelum mematikan saklar utama :

1. Matikan semua saklar pemanas air atau boiler.

2. Matikan semua saklar pemanas udara.

3. Matikan saklar untuk unit refrigerasi.

4. Putar tombol fan pada putaran maksimum.

6

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

5. Biarkan fan berputar beberapa saat,kemudian matikan saklar utama

dan tutup kran pada supply air isian boiler.

d) Macam-macam Percobaan

1. Proses pengkondisian udara yang meliputi :

a. Pemanasan dan penambahan kelembapan ( humidifikasi )

b. Pendinginan dan dehumidifikasi.

c. Pemanasan sensible.

2. Memperkirakan efisiensi volumetric kompresor.

3. Menentukan kalor spesifik udara.

4. Menggambar kurva pendinginan boiler dan memperkirakan kehilangan

kalor pada berbagai beda temperatur.

Hal-hal yang perlu dilakukan selama melaksanakan percobaan :

Mencatat semua angka yang ditunjukkan oleh jarum manometer dan

thermometer sepanjang refrigerant line.

Mengukur kecepatan aliran dari refrigerant aliran dari refrigerant dengan

menggunkan pitot tube.

Mengukur kapasitas aliran dari air pendingin dengan menggunakan water

flow meter.

Mengukur kecepatan alliran dari udara yang dikondisikan.

Mencatat temperatur dari air pendingin masuk/keluar kondensor.

Mengukur temperatur masuk/keluar evaporator.

Mengukur temperatur dan kapasitas air kondensasi yang terjadi.

Mengukur wet bulb temperatur dan dry bulb temperatur dari udara yang

sudah dikondisikan pada saat masuk/keluar duct.

Pengamatan setiap besaran dilakukan setiap 15 menit.

7

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

2.5. Data Hasil Percobaan

TEST REF 1 2 3 4A Air at fan inlet Dry t ad /℃ 29,04 29,02 28,08 28,06

wet t aw /℃ 25,1 25,8 25,6 25,7B air after pre-heater Dry t ad /℃ 29,2 29,4 29,4 37

wet t aw /℃ 27 28 28 36C Air After Cooling Dry t ad /℃ 26 27 27 34,2

wet t aw /℃ 25 25 25 30D Air After Re-Heater Dry t ad /℃ 30,8 30,6 30,8 30,8

wet t aw /℃ 28 28 28 28

1 R134a leaving Evaporator

• P1/ KN m−2 220 236 240 240Ŧ t 1/℃ 31,2 31 30,8 30,6

2 R134a before expantion valve

• ¿̄ 11 11,5 11,5 11,5Ŧ t 3/℃ 41 42 42 42

3 R134a entering evaporator

• P4 /KN m−2 220 236 240 240Ŧ t 4/℃ 1,4 2 2,4 2,6

R134a mass flow rate mr/ g S−1 22 23 23 24Pre-heater input Ŧ Q p/kW 1 1 1 1Re-heater input Ŧ Qr /kW 0,5 0,5 0,5 0,5Boiler heat input Ŧ Qb/kW

Orifice Diferential Pressure Z /mmH 2O 1,5 1,5 1,5 1,5Condesate Collection M e /gm 100 290 440 -

Time Interfal x /s 4,5 4,5 4,5 4,5• Absolut Pressure

Ŧ these may be adjusted for local voltage.

a. Laju aliran massa udara :

M a=0,0504√ zVD

kg /s

Dengan : Z = Time interfal.

VD= Volume Spesifik pada terminal D atau dari grafik

psikometri.

8

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

b. Kehilangan kalor pada boiler :

Q∆ t

=4,3 W /k

Dengan Δt = selisih antara temperatur boiler dengan temperatur

lingkungan, K. 1 bar =105 pa = 14,5 psi. Tekanan atmosfer standart 1101

kPa (1,101 bar). 1kW = 3412 Btu/hr

Perhitungan-perhitungan

a. Proses pemanasan dan humidifikasi

M w=M a (ωB−ωA ) kg/ s

Keterangan : M w = Laju aliran massa uap air (kg/s)

ω A = Kelembaban spesifik pada terminal A (kg/kg)

ωB = Kelembaban spesifik pada terminal B (kg/kg)

b. Proses pendinginan dan dehumidifikasi

laju pengembunan dapat dihitung dengan persamaan :

M w=M a (ωC−ωB ) kg air /kgudara

Keterangan : ωB = Kelembaban spesifik pada terminal B (kg/kg)

ωC = Kelembaman spesifik pada terminal C (kg/kg)

Kalor yang diserap udara yaitu :

QAB=V 2

R1

+ V 2

R2

V = tegangan pada pemanas (Volt)

R1 dan R2 = tahanan listrik pemanas (ohm)

9

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

Kerugian kalor dari boiler pada beda temperatur (100-ta) dihitung dengan

persamaan

QLB

∆ t=

( M w+M B ) 4180

(100−Ta ) {∆ Temp∆ Time }

100

Watt /K

Untuk boiler pada alat ini, kerugian kalor dapat diperkirakan dengan

persamaan :QLb

∆t=4,3 W / K

Besarnya COP dalam sistem dapat mengunakan formula sbg :

Coefisient Of Performa :

COP=h2−h1

h1−h4

2.6 Analisa Data

1. Laju aliran massa udara

M a=0,0504√ zVD

kg /s

M a=0,0504√ 4,50,8936

=0,1131kg /s

Dimana Z = 4,5 mm & VD = 0,8936

2. Proses pemanasan dan humidifikasi

M w=M a (ωB−ωA ) kg/ s

Maka :

M w=0,1131 (0,0262−0,0192 )=0,00079 kg/ s

3. Proses pendinginan dan dehumidifikasi

M w=M a (ωC−ωB ) kg air /kgudara

Maka :

M w=0,1131 (0,0204−0,0262 )=−0,00066 kgair /kgudara

10

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

4. Proses pendinginan dan dehumidifikasi lanjut

M w=M a (ωD−ωC ) kgair /kgudara

Maka :

M w=0,1131 (0,0232−0,0204 )=0,00032 kg air /kgudara

Karena pada percobaan ini terdapat 4 pengukuran tekanan, maka

diambil rata-rata pada masing masing data, yaitu:

P4=P41

+P42+P4 3

+P44

n=220+236+240+240

4=234 kN /m2

P4=101,32+234

100 ( kN

m2 )=3,3532 ¿̄

P3=P31

+P32+P33

+P34

n=11+11,5+11,5+11,5

4=11,375 ¿̄

P1=P11

+P12+P13

+P14

n=220+236+240+240

4=234 kN /m2

P1=101,32+234

100 ( kN

m2 )=3,3532 ¿̄

Dari pressure-enthalpy diagram didapat:

h1 = 331

h2 = 362

h3=h4= 164

11

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

Coefisient Of Performance :

COP=h2−h1

h1−h4

Maka :

COP=362−3 31331−164

=0,18563

Atau :

COP=18 ,563 %

12

Laporan Praktikum Mesin Konversi Energi 2012

2.7 Kesimpulan

1. Refrigerasi adalah perpindahan kalor dari suhu rendah ketempat lain

yang suhunya tinggi atau menurunkan temperatur ruang dan

mempertahankan sehingga temperaturnya lebih rendah dari pada

temperatur lingkungannya.

2. Besarnya nilai laju aliran massa udara (Ma) bergantung pada

perbandingan time interfal ( Z ) dengan volume spesifik (VD) pada

terminal D ( tDd dan tWd). Semakin besar harga VD maka harga pada

proses reheating, semakin kecil dan begitu pula sebaliknya.

3. Sifat-sifat refrigerant merupakan karasteristik hubungan suhu entalpi

cairan uap jenuh. Disamping itu diagram tekanan juga merupakan alat

grafis yang bisa digunakan untuk menyatakan sifat refrigerant.

13