Cold Storage Test R-134a

25
PRAKTIKUM 3 COLD STORAGE TEST R-134a A. TUJUAN Setelah melakukan praktikum ini, diharapkan mahasiswa mampu: - Memahami siklus refrigerasi pada cold storage - Menghitung COP B. TEORI DASAR 1. Pengertian Cold Storage Cold storage merupakan suatu alat yang didesain untuk tempat penyimpanan dingin. Prinsip kerja dari cold storage pada dasarnya sama seperti alat pendingin yang lainnya. Cold storage dirancang dengan menggunakan bahan atau unsur pendingin (refrigerant) yang mempunyai sifat mekanis yang dimasukkan ke dalam suatu system yang didistribusikan melalui komponen- komponen utama pendingin yang telah dibuat, sehingga dapat mengubah ruangan menjadi dingin. Semua bagian dari system pendingin adalah serupa, kecuali ukuran- ukurannya, tergantung dari kerangka pendinginan tersebut.

Transcript of Cold Storage Test R-134a

PRAKTIKUM 3

COLD STORAGE TEST

R-134a

A. TUJUAN

Setelah melakukan praktikum ini, diharapkan mahasiswa mampu:

- Memahami siklus refrigerasi pada cold storage

- Menghitung COP

B. TEORI DASAR

1. Pengertian Cold Storage

Cold storage merupakan suatu alat yang didesain untuk tempat

penyimpanan dingin. Prinsip kerja dari cold storage pada dasarnya sama

seperti alat pendingin yang lainnya. Cold storage dirancang dengan

menggunakan bahan atau unsur pendingin (refrigerant) yang mempunyai sifat

mekanis yang dimasukkan ke dalam suatu system yang didistribusikan

melalui komponen-komponen utama pendingin yang telah dibuat, sehingga

dapat mengubah ruangan menjadi dingin. Semua bagian dari system

pendingin adalah serupa, kecuali ukuran-ukurannya, tergantung dari kerangka

pendinginan tersebut.

2. Komponen-komponen Cold Storage

Kompresor

Kompresor adalah jantung dari system tata udara, kompresor

berguna untuk menghisap uap refrigerant dari ruang penampung uap.

Ketika di dalam penampung uap, tekanannya diusahakan agar tetap

rendah. Lalu ketika di dalam kompresor, tekanan refrigerant dinaikkan

sehingga memudahkan pencairannya kembali. Energy yang diperlukan

untuk kompresi diberrikan oleh motor listrik yang menggerakkan

kompresor. Jumlah refrigerant yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi

tergantung pada jumlah uap yang dihisap masuk ke dalam kompresor.

Kondensor

Kondensor berguna untuk pengembunan dan pencairan kembali

uap refrigerant. Uap refrigerant yang bertekanan dan bersuhu tinggi pada

akhir kompresi dicairkan dengan mendinginkannya dengan air pendingin

(dengan udara pendingin pada system dengan pendingin udara) yang ada

pada suhu normal. Dengan kata lain, uap refrigerant menyerahkan

panasnya (kalor laten pengembunan) kepada air dingin di dalam

kondensor, sehingga mengembun dan menjadi air. Jadi karena air

pendingin menyerap panas dari refrigerant, maka ia akan menjadi panas

pada waktu keluar dari kondensor. Uap refrigerant menjadi uap sempurna

di dalam kondensor, kemudian dialirkan ke dalam melalui pipa

kapiler/katup ekspansi.

Katup Ekspansi

Untuk menurunkan tekanan pada refrigerant cair (yang

bertekanan tinggi) yang dicairkan di dalam kondensor, agar dapat mudah

menguap, maka dipergunakan alat yang dinamakan katup ekspansi atau

pipa kapiler. Katup ekspansi ini dirancang untuk suatu penurunan

tekanan tertentu. Cairan refrigerant mengalir ke dalam evaporator,

tekanannya turun dan menerima kalor penguapan dari udara, sehingga

menguap secara berangsur-angsur. Selanjutnya, proses siklus tersebut di

atas terjadi secara berulang-ulang. Katup ekspansi mengatur agar

evaporator dapat selalu bekerja sehingga diperoleh efisiensi siklus

refrigerasi yang maksimal.

Evaporator

Tekanan cairan refrigerant yang diturunkan pada katup ekspansi,

didistribusikan secara merata ke pipa evaporator oleh distributor

refrigerant, pada saat itu refrigerant akan menguap dan menyerap kalor

dari udara ruangan yang dialirkan melalui permukaan luar dari pipa

evaporator. Cairan refrigerant diuapkan secara berangsur-angsur karena

menerima kalor sebanyak kalor laten penguapan, selama proses

penguapan itu, di dalam pipa akan terdapat campuran refrigerant dalam

fasa cair dan gas. Suhu penguapan dan tekanan penguapan dalam

keadaan konstan pada saat itu terjadi. Evaporator adalah penukar kalor

yang memegang peranan paling penting di dalam siklus refrigerasi, yaitu

mendinginkan media sekitarnya.

Refrigerant

Refrigerant sangat penting peranannya bagi mesin penyegar

udara, sehingga dalam memilih jenis refrigerant haruslah yang paling

sesuai dengan jenis kompresor yang dipakai, dan karakteristik

termodinamikanya yang antara lain meliputi suhu penguapan dan tekanan

penguapan serta suhu pengembunan dan tekanan pengembunan.

3. Coeficient of Perfomance (COP)

Coeficient of performance merupakan koefisien unjuk kerja dari siklus

refrigerasi atau pendingin yang menunjukkan kualitas unjuk kerja suatu

system refrigerasi dan dinyatakan dengan suatu angka hasil perbandingan

antara energy yang diserap dari udara ruang dan energy yang digunakan untuk

mengkoompresi gas di kompresor.

Rumus untuk menghitung COP:

COP= Q evapW comp

=h1−h4

h2−h1

Dimana:

H = enthalpy (kJ/kg) ………………………….dicari di PH diagram R134a

(sesuai refrigerant yang digunakan)

C. PERALATAN YANG DIGUNAKAN

1. Cooling storage

2. Refrigerant R134a

3. Thermogun

4. Tang ampere

D. DIAGRAM RANGKAIAN

Gambar 1. Diagram Rangkaian

E. PROSEDUR PELAKSANAAN

1. Menyalakan semua komponen mesin pendingin yang ada di cooling storage

2. Mengisikan refrigerant R134a pada kompresor pada tekanan tertentu

a) Sambungkan selang kuning ke pompa vakum.

b) Buka kedua katup service unit.

c) Aktifkan pompa vakumnya ±15 menit.

d) Rapatkan kemabali service manifoldnya. kemudian tunggu ±15 menit jika

tekanan vakumnya naik berarti sistem masih bocor, cari kebocorannya.

e) Jika vakum konstan berarti sistem telah sempurna.

f) Ganti!, sambungan selang kuning ke tabung freon R134a kemudian buka

kedua katup di service manifold.

g) Buka katup penutup tabung refrigerant dan amati tekanannya, jika sudah

tidak naik maka tutuk katup dischargenya kemudian kompresor distart.

h) Amati pada bagian suction jika sudah terdapat bungan es berarti

refrigeran telah penuh dan segera tutup kedua katup service manifold

kemudian tutup pula katup penutup tabung frreon R134a.

i) Indikator isi refrigerant juga bisa dilakukan dengan melihat amperenya,

jika amperenya sudah mendekati ampere operasional motor berarti

refrigerant telah penuh.

j) Tutup kembali katup suction dan discharge kompresor dan lepaskan

selang-selang service manifold dari kompresor.

3. Tunggu 10 menit.

4. Ukur suhu pada setiap titik yang ditentukan menggunakan thermogun.

5. Ulangi langkah 3 dan 4 sampang 6x pengukuran.

F. TUGAS DAN PERTANYAAN

1. Hitung COP dari setiap percobaan!

G. DATA HASIL PRAKTIKUM

Berikut ini adalah data hasil praktikum cold strorage test R-134a yang

ditunjukkan oleh Tabel 1.

Tabel 1. Data Hasil Praktikum Cold Strorage Test R-134a

t

(menit)

P1

(bar)

P2

(bar)

T1

(C)

T2

(C)

T3

(C)

T4

(C)

T5

(C)

T6

(C)

Tload

(C)

I

(A)

10 0.8 8 26.5 48 35 34.5 -3 15.5 5 3.8

20 0.8 8.8 27 47.5 38.5 27 -6 17.5 5 3.7

30 0.8 8.8 27 47 38 34.5 -7 15 6 3.7

40 0.6 8.4 27.5 45.5 37 27 -9 15 1 3.7

50 0.6 8.4 27.5 48 37 31 -9 20 1 3.7

60 0.6 8.2 27 47.5 35.5 30 -9 17.5 0 3.7

Keterangan :

1 psi = 0.06895 bar T3 = Tout Kondensor

P1 = Pin Kompresor T4 = Tin Katup Ekspansi

P2 = Pout Kompresor T5 = Tout Katup Ekspansi

T1 = Tin Kompresor T6 = Tout Evaporator

T2 = Tout Kompresor T = T air dalam cold storage

H. ANALISA

a. Perhitungan COP

Waktu 10 menit

Diketahui:

P1 = 0.8 bar

P2 = 8 bar

h1 = 425.97 kJkg

h2 = 431.94 kJkg

h3 = 248.82 kJkg

h4 = 196.40 kJkg

Ditanya : COP?

Jawab:

W =h 2−h 1

¿431.94 kJkg

−425.97 kJkg

¿5.97 kJkg

COP=( h1−h4 )

W

¿425.97 kJ

kg−196.40 kJ

kg

5.97 kJkg

¿38.454 kJkg

Waktu 20 menit

Diketahui:

P1 = 0.8 bar

P2 = 8.8 bar

h1 = 426.64 kJkg

h2 = 429.95 kJkg

h3 = 254.79 kJkg

h4 = 192.42 kJkg

Ditanya : COP?

Jawab:

W =h 2−h 1

¿429.95 kJkg

−426.64 kJkg

=3.31 kJkg

COP=( h1−h4 )

W

¿426.64 kJ

kg−192.42 kJ

kg

3.31 kJkg

¿70.761 kJkg

Waktu 30 menit

Diketahui:

P1 = 0.8 bar

P2 = 8.8 bar

h1 = 426.64 kJkg

h2 = 429.29 kJkg

h3 = 254.12 kJkg

h4 = 190.43 kJkg

Ditanya: COP?

Jawab:

W =h 2−h 1

¿429.29 kJkg

−426.64 kJkg

¿2.65 kJkg

COP=( h1−h4 )

W

¿426.64 kJ

kg−190.43 kJ

kg

2.65 kJkg

¿89.135 kJkg

Waktu 40 menit

Diketahui:

P1 = 0.6 bar

P2 = 8.4 bar

h1 = 427.30 kJkg

h2 = 428.63 kJkg

h3 = 252.13 kJkg

h4 = 189.10 kJkg

Ditanya: COP?

Dijawab:

W =h 2−h 1

¿428.63 kJkg

−427.30 kJkg

¿1.33 kJkg

COP=( h1−h4 )

W

¿427.30 kJ

kg−189.10 kJ

kg

1.33 kJkg

¿179.097 kJkg

Waktu 50 menit

Diketahui:

P1 = 0.6 bar

P2 = 8.4 bar

h1 = 427.30 kJkg

h2 = 431.28 kJkg

h3 = 252.80 kJkg

h4 = 189.10 kJkg

Ditanya: COP?

Jawab:

W =h 2−h 1

¿431.28 kJkg

−427.30 kJkg

¿3.98 kJkg

COP=( h1−h4 )

W

¿427.30 kJ

kg−189.10 kJ

kg

3.98 kJkg

¿59.849 kJkg

Waktu 60 menit

Diketahui:

P1 = 0.6 bar

P2 = 8.2 bar

h1 = 426.97 kJkg

h2 = 431.61 kJkg

h3 = 249.81 kJkg

h4 = 188.77 kJkg

Ditanya: COP?

Jawab:

W =h 2−h 1

¿431.61 kJkg

−426.97 kJkg

¿4.64 kJkg

COP=( h1−h4 )

W

¿426.97 kJ

kg−188.77 kJ

kg

4.64 kJkg

¿51.336 kJkg

b. Pembahasan

Dari perhitungan yang telah dilakukan didapatkan hasil entalphi (h) dan COP

sebagai berikut:

Tabel Hasil Entalpi (H) Dan COP

t

(menit)

h1

(kJkg )

h2

(kJkg )

h3

(kJkg )

h4

(kJkg )

COP

(h1−h4 )(h2−h1 )

10 425.97 431.94 248.82 196.40 38.454

20 426.64 429.95 254.79 192.42 70.761

30 426.64 429.29 254.12 190.43 89.135

40 427.30 428.63 252.13 189.10 179.097

50 427.30 431.28 252.80 189.10 59.849

60 426.97 431.61 249.81 188.77 51.336

Dari hasil entalphi (h) dan COP didapatkan grafik time (t) dengan COP

sebagai berikut:

0 10 20 30 40 50 60 700

20406080

100120140160180200

time (t) dengan COP

t (menit)

COP

Gambar 2. Hubungan Antara Time (t) dan COP

Dari Gambar 2 yang telah dibuat dapat dilihat bahwa semakin lama

waktu yang diberikan maka nilai COP yang dihasilkan akan semakin naik itu

berlaku pada waktu 10-40 menit, namum pada waktu 40menit ke waktu 50

dan 60 menit nilai dari COP tersebut turun dikarenakan adanya kenaikan

temperatur pada T2,T4 dan T6. Selain grafik hubungan antara time (T) dan

COP juga didapatkan grafik hubunhan antara time (t) dan T load yang

ditunjukkan oleh Gambar 3.

0 10 20 30 40 50 60 7001234567

time (t) dengan Tload

t (menit)

T lo

ad (C

)

Gambar 3. Hubungan Antara Time (t) dan Tload

Dari Gambar 3 didapatkan hubungan antara time (waktu) dan Tload

didapatkan semakin lama waku maka Tload akan semakin turun.

I. Kesimpulan

Dari praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

Semakin lama waktu pengoperasian maka temperature air di dalam cold

storage dan temperature keluar evaporator semakin menurun.

Kompresor menghisap uap refrigerant dengan tekanan dan temperature pada

sisi suction (P1;T1) rendah, sehingga dapat dikompresi yang menyebabkan

tekanan dan tekanan dan temperature pada posisi discharge (P2;T2) tinggi.

Temperature keluar katup ekspansi (T5) lebih rendah dari temperature masuk

katup ekspansi (T4).

Perbedaan Tekanan masuk dan keluar pada kompresor menyebabkan COP

semakin meningkat.

Waktu 10 menit

Waktu 20 menit

Waktu 30 menit

Waktu 40 menit

Waktu 50 menit

Waktu 60 menit