BAB III

BAB III

PERHITUNGAN DIMENSI PIPA KAPILER

31 Data Perancangan

AC Split yang digunakan adalah AC Split merk LG dengan kapasitas 1 PK

atau cooling capacity (kapasitas pendinginan) 9000 BTUhr Perhitungan yang

dilakukan dengan memvariasikan panjang kapiler sehingga diameter kapiler telah

ditentukan sebelumnya yaitu 00018 m atau 007 inch ukuran kapiler dipasaran

Penentuan temperatur evaporasi yang ingin dicapai yaitu

1 Kapiler 1 dengan temperatur evaporasi -100 C

2 Kapiler 2 dengan temperatur evaporasi - 60 C

3 Kapiler 3 dengan temperatur evaporasi - 30 C

4 Kapiler 4 dengan temperatur evaporasi 00 C




Sedangkan temperatur kondensasi adalah 110 C lebih tinggi dari temperatur

lingkungan rata-rata tempat pengambilan data yaitu 270 C jadi temperatur

kondensasi yang ditentukan adalah 380 C Perhitungan dilakukan dengan

menganggap kapasitas pendinginan maksimum yaitu 9000 BTUhr

32 Perhitungan Kapiler

321 Perhitungan Laju Aliran Massa

Berdasarkan kapasitas pendinginan AC Split didapat laju aliran

massa dengan menggunakan persamaan

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31

(sumber Principles of Refrigeration Dossat)

Keterangan

m = Laju aliran massa (kgs)

Bab III Perhitungan Dimensi Pipa Kapiler

Qe = Kapasitas pendinginan (kw)

Δh = Effek pendinginan (kJkg) (diperoleh dari pengeplotan diagram ph)

Sebagai contoh perhitungan pada temperatur evaporasi -100 C dan

temperatur kondensasi 380 C Jika diplotkan dalam siklus ideal didapat

Effek Pendinginan = Δ h = 154536 KJKg

Kapasitas pendinginan = Qe = 9000 BTUhr = 2637603 KW

= 0017068 Kgs

Gambar 31 Pengeplotan pada diagram ph

Dengan metode perhitungan yang sama didapat perubahan entalpi

effek pendinginan untuk temperatur evaporasi lainya yaitu

h Pada Temperatur evaporasi -10 =154536 kJkg



h Pada Temperatur evaporasi 0 = 158341 kJkg



17



Berdasarkan persamaan 31 didapat laju aliran setiap pipa kapiler

Tabel 31 Laju aliran massa setiap temperatur evaporasi

Temperatur evaporasi

(0 C)

Laju aliran massa

(Kgs)

-100017068

-60016898

-30016775

00016658

30016545

60016437

1000163

Dalam perhitungan laju aliran massa dibagi luas penampang pipa

kapiler dalam dengan diameter 00018 m dan dihitung dengan persamaan

Luas penampang pipa kapiler (A) = π x (Diameter dalam)2 x 025helliphellip32

= π x 000182 x 025

= 2545 x 10-6 m2

322 Tekanan Saturasi

Berdasarkan temperatur kondensasi dan evaporasi setiap

penurunan satu derajat celcius temperatur kondensasi hingga mencapai

temperatur evaporasinya tekanan saturasi pada temperatur tersebut

digunakan untuk menghitung volume spesifik entalpi dan viskositas

kinetik

Pada buku ldquoRefrigeration amp Air Conditioningrdquo karangan Wilbert

F StoeckerJerold W Jones Untuk perhitungan mengunakan komputer

diberikan persamaan untuk menentukan volume spesifik entalpi dan

viskositas kinetik yang dihitung berdasarkan tekanan saturasi Adapun

persamanan yang digunakan sebagai berikut

18


15273

424180615

1000ln

t

p

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip33

1000

000016000020607770 2ttv f

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip34

1000

1527394050264 ptvg

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip35

200185401721200 tth f helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

20022730363605405 tth helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip37

f helliphelliphelliphelliphellip38

g helliphelliphelliphellip39

323 Kecepatan Bilangan Reynold dan Rugi Gesek

Nilai kecepatan dihitungan dengan persamaan

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip310

Sebagai Contoh Untuk kecepatan dengan temperatur kondensasi 380 C dan

temperatur evaporasi -100 C

Dengan nilai mA = 6707256 Kgm2 s

vf = 00008784 m3Kg (didapat dari perhitungan dengan

persamaan 34)

sumber Stoecker WF ldquoRefrigeration amp Air Conditioningrdquo 2nd ed McGraw-Hill book company 1982

19


Dengan mengunakan rumus diatas didapat

nilai Kecepatan (V)

= 589170024 ms

Bilangan reynold ditentukan rumus

1μf helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip

hellip311

Sebagai Contoh Untuk kecepatan dengan temperatur kondensasi

380 C dan temperatur evaporasi -100 C


D = 00018 meter

μf = 000018439 Pa s (didapat dari perhitungan diatas)


Bilangan Reynold (Re)

= 6547557

Rugi Gesek untuk pipa mulus yang dianjurkan oleh Blasius dengan

bilangan reynold antara 3 000 ndash 100 000 dapat dihitung dengan persamaan

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip312



Dengan nilai Re = 6547557 (hasil perhitungan diatas)


20


Dengan mengunakan rumus rugi gesek diatas didapat

Nilai rugi gesek (f)

= 00206298

324 Fraksi

Berdasarkan persamaan 22 dan persamaan energi 23 diperoleh

persamaan

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

13

Mengsubsitusikan persamaan 25 dan 26 kedalam persamaan 313

hellip314

Seluruh besaran dalam persamaan 314 telah diketahui kecuali x

persamaan 314 dapat diselesaikan dengan persamaan kuadrat


Dengan

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip316

helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip317


21


sumber Stoecker WF ldquoRefrigeration amp Air Conditioningrdquo 2nd ed McGraw-Hill book company 1982Sebagai Contoh pada temperatur kondensasi 380 C dan temperatur

evaporasi -100 C dengan menggunakan persamaan diatas didapat nilai

a = 52738262 b = 1705885641 c = -12982793

fraksi (x) = 00076

325 Entalpi Volume Spesifik dan Viskositas Kinematik Fasa Campuran

Fasa gas yang melewati pipa kapiler adalah fasa campuran

kecuali pada temperature kondensasi 380 C (dalam diagram ph dengan

proses ideal pada temperature kondensasi 380 C fasa refrigerant cair

jenuh) Dalam perhitungan fasa campuran mulai temperature 370 C hingga

temperature evaporasinya dilakukan perhitungan nilai entalpi volume

spesifik dan viskositas kinematik

Adapun rumus yang digunakan untuk menghitung entalpi volume

spesifik dan viskositas kinetic fasa campuran

hCamp = hf (1 - x) + (hg x)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip319

vCamp = vf (1 - x) + (vg x)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip320

μCamp = μf (1 - x) + (μg x)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip321

Sebagai Contoh Untuk entalpi volume spesifik dan viskositas kinematik

dengan temperature kondensasi 370 C dan temperature evaporasi -100 C

Berdasarkan data fraksi (pada perhitungan 324 ) dan data entalpi volume

spesifik dan viskositas kinematik (pada perhitungan 322 )

Dengan nilai

x = 00076

hf = 245847619 KJKg hg = 41583332 KJKg


22


vf = 00008752 m3Kg vg = 0016187211 m3Kg

μf = 0000185431 Pa s μg = 0000014145 Pa s

Pada Fasa Campuran

hCamp = hf (1 - x) + (hg x)

= 245847619 ( 1 ndash 00076 ) + ( 41583332 x 00076)

= 24714454 KJKg

vCamp = vf (1 - x) + (vg x)

= 00008752 ( 1 ndash 00076 ) + (0016187211 x 00076)

= 0000991997 m3Kg

μCamp = μf (1 - x) + (μg x)

= 0000185431 ( 1 ndash 00076 ) + (0000014145 x 00076)

= 0000184124 Pa s

Perhitungan fasa campuran ini dilakukan setiap penurunan satu

derajat temperatur kondensasi hingga temperatur evaporasinya

326 Kecepatan dan Rugi Gesek Campuran

Perhitungan kecepatan dan rugi gesek campuran dilakukan hanya

pada saat fasa refrigeran campuran yaitu pada temperatur kondensaasi 370

C hingga temperatur evaporasinya Kecepatan dan rugi gesek yang

diperhitungkan antara temperatur pada saat perhitungan dan temperatur

sebelumnya

Rumus yang dipergunakan dalam perhitungan kecepatan dan rugi

gesek adalah

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip322


23



Sebagai Contoh untuk perhitungan kecepatan dan rugi gesek pada

temperatur kondensasi 380 C dan temperature evaporasi -100 C

Dengan nilai V1 = 298936377 ms (pada temperatur 380 C)

V2 = 337592861 ms (pada temperatur 370 C)

Dengan menggunakan rumus kecepatan diatas

= 318264619 ms

Untuk perhitungan rugi gesek

Dengan nilai f1 = 00208685 (pada temperatur 380 C)

f2 = 00208979 (pada temperatur 370 C)

Dengan menggunakan rumus rugi gesek diatas

fm =

= 00208832

327 Penambahan Panjang Pipa Kapiler

Penambahan panjang pipa kapiler diperhitungakan setiap derajat

penurunan temperatur kondensasi sampai temperatur evaporasinya

Komulatif penambahan panjang pipa kapiler adalah panjang pipa kapiler

yang dibutuhkan sesuai dengan rancangan yang dilakukan

Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung penambahan

panjang pipa kapiler adalah


24


helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32

4

(sumber Refrigeration amp Air Conditioning C P Arora)

Sebagai contoh perhitungan penambahan panjang pipa kapiler

untuk temperatur kondensasi 380 C dan temperatur evaporasi -100 C

Dengan nilai P1 = 14601 x 1000 Bar

P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m

Berdasarkan persamaan diatas didapat nilai penambahan panjangan pipa

kapiler

ΔL = 0127286 m

Pada perhitungan penambahan panjang pipa kapiler jika terdapat

nilai negatif hentikan perhitungan Nilai yang dikomulatifkan hanya nilai

yang positif saja Sesuai dengan contoh pada temperatur kondensasi 380 C

dan temperatur evaporasi -100 C pada temperatur 40 C nilai penambahan

temperatur nagatif artinya nilai yang dikomulatifkan hanya dari

temperatur 380 C sampai 50 C (lihat dalam lampiran A7)

25


33 Hasil Perhitungan

Berdasarkan perhitungan diatas didapat panjang pipa kapiler yang dibutuhkan

Tabel 32 Temperatur evaporasi dan panjang pipa kapiler hasil perhitungan

No Temperatur evaporasi Panjang Pipa kapiler ( 0C) (meter)1 10 11389782 6 11257643 3 11088334 0 10906125 -3 10720576 -6 10531117 -10 1027328

Perhitungan lebih rinci setiap temperatur evaporasi dapat dilihat dalam lampiran

Perhitungan diatas dengan menggunakan kapasitas pendinginan yang sama

yaitu 9000 BTUhr sesuai dengan yang terdapat dalam name plate Hal ini

dilakukan untuk menentukan laju aliran volume yang sesuai dengan sistem

dengan cara mengetahui pada pipa kapiler yang mana temperatur evaporasinya

sesuai dengan rancangan

Perhitungan ulang dilakukan dengan laju aliran volume yang disamakan

dengan kapiler yang sesuai dengan hasil pengukuran Dengan panjang kapiler

yang sama dengan rancangan kemudian menghitung temperatur evaporasi yang

tepat berdasarkan perhitungan Kemudian menentukan satu panjang kapiler baru

berdasarkan data awal yang diperoleh (dijelaskan dalam bab Data dan Analisa)

26


Qe = Kapasitas pendinginan (kw)

Δh = Effek pendinginan (kJkg) (diperoleh dari pengeplotan diagram ph)

Sebagai contoh perhitungan pada temperatur evaporasi -100 C dan

temperatur kondensasi 380 C Jika diplotkan dalam siklus ideal didapat

Effek Pendinginan = Δ h = 154536 KJKg

Kapasitas pendinginan = Qe = 9000 BTUhr = 2637603 KW

= 0017068 Kgs

Gambar 31 Pengeplotan pada diagram ph

Dengan metode perhitungan yang sama didapat perubahan entalpi

effek pendinginan untuk temperatur evaporasi lainya yaitu







17






(0 C)

Laju aliran massa

(Kgs)

-100017068

-60016898

-30016775

00016658

30016545

60016437

1000163




= π x 000182 x 025

= 2545 x 10-6 m2






kinetik






18


15273

424180615

1000ln

t

p


1000

000016000020607770 2ttv f


1000

1527394050264 ptvg













persamaan 34)


19



nilai Kecepatan (V)

= 589170024 ms



hellip311




D = 00018 meter




= 6547557








20




= 00206298

324 Fraksi


persamaan


13


hellip314




Dengan




21




a = 52738262 b = 1705885641 c = -12982793

fraksi (x) = 00076

















Dengan nilai

x = 00076

hf = 245847619 KJKg hg = 41583332 KJKg


22


vf = 00008752 m3Kg vg = 0016187211 m3Kg

μf = 0000185431 Pa s μg = 0000014145 Pa s

Pada Fasa Campuran


= 245847619 ( 1 ndash 00076 ) + ( 41583332 x 00076)

= 24714454 KJKg


= 00008752 ( 1 ndash 00076 ) + (0016187211 x 00076)

= 0000991997 m3Kg


= 0000185431 ( 1 ndash 00076 ) + (0000014145 x 00076)

= 0000184124 Pa s








sebelumnya


gesek adalah



23








= 318264619 ms





fm =

= 00208832









24



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26






(0 C)

Laju aliran massa

(Kgs)

-100017068

-60016898

-30016775

00016658

30016545

60016437

1000163




= π x 000182 x 025

= 2545 x 10-6 m2






kinetik






18


15273

424180615

1000ln

t

p


1000

000016000020607770 2ttv f


1000

1527394050264 ptvg













persamaan 34)


19



nilai Kecepatan (V)

= 589170024 ms



hellip311




D = 00018 meter




= 6547557








20




= 00206298

324 Fraksi


persamaan


13


hellip314




Dengan




21




a = 52738262 b = 1705885641 c = -12982793

fraksi (x) = 00076

















Dengan nilai

x = 00076

hf = 245847619 KJKg hg = 41583332 KJKg


22


vf = 00008752 m3Kg vg = 0016187211 m3Kg

μf = 0000185431 Pa s μg = 0000014145 Pa s

Pada Fasa Campuran


= 245847619 ( 1 ndash 00076 ) + ( 41583332 x 00076)

= 24714454 KJKg


= 00008752 ( 1 ndash 00076 ) + (0016187211 x 00076)

= 0000991997 m3Kg


= 0000185431 ( 1 ndash 00076 ) + (0000014145 x 00076)

= 0000184124 Pa s








sebelumnya


gesek adalah



23








= 318264619 ms





fm =

= 00208832









24



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26


15273

424180615

1000ln

t

p


1000

000016000020607770 2ttv f


1000

1527394050264 ptvg













persamaan 34)


19



nilai Kecepatan (V)

= 589170024 ms



hellip311




D = 00018 meter




= 6547557








20




= 00206298

324 Fraksi


persamaan


13


hellip314




Dengan




21




a = 52738262 b = 1705885641 c = -12982793

fraksi (x) = 00076

















Dengan nilai

x = 00076

hf = 245847619 KJKg hg = 41583332 KJKg


22


vf = 00008752 m3Kg vg = 0016187211 m3Kg

μf = 0000185431 Pa s μg = 0000014145 Pa s

Pada Fasa Campuran


= 245847619 ( 1 ndash 00076 ) + ( 41583332 x 00076)

= 24714454 KJKg


= 00008752 ( 1 ndash 00076 ) + (0016187211 x 00076)

= 0000991997 m3Kg


= 0000185431 ( 1 ndash 00076 ) + (0000014145 x 00076)

= 0000184124 Pa s








sebelumnya


gesek adalah



23








= 318264619 ms





fm =

= 00208832









24



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26



nilai Kecepatan (V)

= 589170024 ms



hellip311




D = 00018 meter




= 6547557








20




= 00206298

324 Fraksi


persamaan


13


hellip314




Dengan




21




a = 52738262 b = 1705885641 c = -12982793

fraksi (x) = 00076

















Dengan nilai

x = 00076

hf = 245847619 KJKg hg = 41583332 KJKg


22


vf = 00008752 m3Kg vg = 0016187211 m3Kg

μf = 0000185431 Pa s μg = 0000014145 Pa s

Pada Fasa Campuran


= 245847619 ( 1 ndash 00076 ) + ( 41583332 x 00076)

= 24714454 KJKg


= 00008752 ( 1 ndash 00076 ) + (0016187211 x 00076)

= 0000991997 m3Kg


= 0000185431 ( 1 ndash 00076 ) + (0000014145 x 00076)

= 0000184124 Pa s








sebelumnya


gesek adalah



23








= 318264619 ms





fm =

= 00208832









24



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26




= 00206298

324 Fraksi


persamaan


13


hellip314




Dengan




21




a = 52738262 b = 1705885641 c = -12982793

fraksi (x) = 00076

















Dengan nilai

x = 00076

hf = 245847619 KJKg hg = 41583332 KJKg


22


vf = 00008752 m3Kg vg = 0016187211 m3Kg

μf = 0000185431 Pa s μg = 0000014145 Pa s

Pada Fasa Campuran


= 245847619 ( 1 ndash 00076 ) + ( 41583332 x 00076)

= 24714454 KJKg


= 00008752 ( 1 ndash 00076 ) + (0016187211 x 00076)

= 0000991997 m3Kg


= 0000185431 ( 1 ndash 00076 ) + (0000014145 x 00076)

= 0000184124 Pa s








sebelumnya


gesek adalah



23








= 318264619 ms





fm =

= 00208832









24



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26




a = 52738262 b = 1705885641 c = -12982793

fraksi (x) = 00076

















Dengan nilai

x = 00076

hf = 245847619 KJKg hg = 41583332 KJKg


22


vf = 00008752 m3Kg vg = 0016187211 m3Kg

μf = 0000185431 Pa s μg = 0000014145 Pa s

Pada Fasa Campuran


= 245847619 ( 1 ndash 00076 ) + ( 41583332 x 00076)

= 24714454 KJKg


= 00008752 ( 1 ndash 00076 ) + (0016187211 x 00076)

= 0000991997 m3Kg


= 0000185431 ( 1 ndash 00076 ) + (0000014145 x 00076)

= 0000184124 Pa s








sebelumnya


gesek adalah



23








= 318264619 ms





fm =

= 00208832









24



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26


vf = 00008752 m3Kg vg = 0016187211 m3Kg

μf = 0000185431 Pa s μg = 0000014145 Pa s

Pada Fasa Campuran


= 245847619 ( 1 ndash 00076 ) + ( 41583332 x 00076)

= 24714454 KJKg


= 00008752 ( 1 ndash 00076 ) + (0016187211 x 00076)

= 0000991997 m3Kg


= 0000185431 ( 1 ndash 00076 ) + (0000014145 x 00076)

= 0000184124 Pa s








sebelumnya


gesek adalah



23








= 318264619 ms





fm =

= 00208832









24



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26








= 318264619 ms





fm =

= 00208832









24



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26



4





P2 = 14243 x 1000 Bar

mA = 6707256 Kgm2 s

V1 = 589170024 ms

V2 = 665144069 ms

Vm = 318264619 ms

fm = 00208832

D = 00018 m


kapiler

ΔL = 0127286 m







25

















26

















26

BAB III

Documents

Transcript of BAB III