KARAKTERISTIK MESIN FREEZER BERPENUKAR KALOR DENGAN...

1

KARAKTERISTIK MESIN FREEZER BERPENUKAR KALOR

DENGAN PIPA KAPILER MELILIT PIPA KELUARAN

EVAPORATOR

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh :

REYNOLD WILLIAM RUNGGEARY

NIM : 095214054

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE HEAT EXCHANGER FREEZER MACHINE

CHARACTERISTIC WITH CAPILARY PIPE WINDING

EVAPORATOR OUTPUT PIPE

FINAL ASSIGNMENT

Presented as partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

by

REYNOLD WILLIAM RUNGGEARY

Student Number : 095214054

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2013


iii


iv


v


vi


vii

ABSTRAK

Mesin pendingin mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan

manusia pada masa sekarang ini, baik untuk keperluan rumah tangga maupun industri.

Mesin pendingin dapat berfungsi sebagai pengawet makanan maupun penyejuk udara.

Dalam penelitian ini membahasa tentang karakteristik mesin freezer berpenukar kalor

dengan pipa kapiler melilit pipa keluaran evaporator. Tujuan dari penelitian ini adalah

membuat mesin freezer, mengetahui besaran energi persatuan massa refrijeran yang

digunakan oleh evaporator, kompresor dan kondenser, serta mengetahui besar COP

yang dihasilkan oleh mesin freezer yang diteliti. Penelitian dilakukan di laboratorium.

Mesin pendingin yang dipergunakan dalam penelitian memakai siklus kompresi uap.

Pipa kapiler dililitkan pada pipa keluaran evaporator dengan panjang pipa kapiler 220

cm.

Dari hasil penelitian diketahui bahwa mesin freezer telah berhasil dibuat dan

berfungsi dengan baik. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran pada saat stabil

sebesar 34 kJ/kg. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 30 menit sampai

t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan Wkomp = -0,000000003t4 +

0,000003t3 - 0,001t

2 + 0,313t + 11,76 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480

menit). Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrijeran pada saat stabil

sebesar 145 kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap evaporator

dari t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan Qevap =

0,00004t2

- 0,031t + 151,9 76 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480 menit).

Kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrijeran pada saat stabil sebesar -199

kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas kondenser dari t = 30

menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan Qkond =

0,0000000001t5 + 0,00000002t

4 - 0,00001t

3 + 0,003t

2 - 0,441t - 175,5 (berlaku untuk t

= 30 menit sampai t = 480 menit). COP aktual mesin freezer pada saat stabil sebesar

4,26. COP mesin freezer t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan

persamaan COPaktual = 0,0000000008t4 - 0,000001t

3 + 0,000t

2 - 0,078t + 9,460

(berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480 menit).

Kata kunci : Freezer, Penukar kalor, COP.


viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala

berkat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang

berjudul: MESIN FREEZER BERPENUKAR KALOR DENGA PIPA KAPILER

MELILIT PIPA KELUARAN EVAPORATOR.

Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Dalam penelitian dan penyusunan Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari

bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin

menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Ir. P.K. Purwadi, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin dan dosen

pembimbing di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak Wibowo Kusbandono, S.T.,M.T, selaku dosen pembimbing Akademik

2009.

4. Dosen-dosen program studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, atas ilmu

pengetahuan dan bimbingannya kepada penulis semasa kuliah.

5. Terima kasih kepada Ayah dan Ibu yang telah memberi motivasi dan memberikan

dana untuk kelancaran pembuatan tugas akhir.

6. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin Sanata Dharma.

7. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam pemberian semangat sampai

dengan penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penulis tulis diatas.

Semoga dengan naskah tugas akhir yang telah disusun ini dapat memberi banyak

manfaat bagi penerapan teknologi tepat guna untuk masa depan yang lebih baik serta

menjadi sumber inspirasi bagi mahasiswa maupun pembaca lainya untuk menciptakan

inovasi dalam karya teknologi. Ketidaksempurnaan penulisan naskah ini menjadi


ix

cambuk bagi penulis untuk terus belajar, maka segala bentuk kritik dan saran yang

membangun akan penulis terima. Penulis mohon maaf jika terdapat kesalahan dan

informasi yang kurang dalam naskah ini.

Penulis

Reynold William Runggeary


x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................................... i

TITLE PAGE ............................................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................... iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI .................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ......................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS....................................................................vi

ABSTRAK .................................................................................................................. vii

KATA PENGANTAR................................................................................................viii

DAFTAR ISI..................................................................................................................x

DAFTAR GAMBAR..................................................................................................xiii

DAFTAR TABEL........................................................................................................xv

BAB I PENDAHULUAN.............................................................................................1

1.1 Latar Belakang..........................................................................................................1

1.2 Perumusan Masalah..................................................... .............................................2

1.3 Tujuan .......................................... ............................................................................3

1.4 Manfaat Penelitian.....................................................................................................3

1.5 Batasan Masalah........................................................................................................3

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA........................................... 4

2.1 Dasar Teori................................................................................................................4

2.1.1 Freezer.................................................................................................................4

2.1.2 Laju Perpindahan Kalor......................................................................................6

2.1.3 Refrijeran............................................................................................................7


xi

2.1.4 Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap................................8

2.1.5 Komponen Pendukung Mesin Pendingin..........................................................15

2.1.6 Siklus Kompresi Uap........................................................................................18

2.1.7 Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin.....................................................20

2.2 Tinjauan Pustaka.....................................................................................................21

BAB III PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN.................23

3.1 Pembuatan Alat.......................................................................................................23

3.1.1 Komponen Mesin Freezer.................................................................................23

3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Freezer..............................................26

3.1.3 Langkah-langkah Pembuatan Mesin Freezer....................................................26

3.2 Metodologi Penelitian......................... ...................................................................30

3.2.1 Benda Uji...........................................................................................................30

3.2.2 Beban Pendinginan............................................................................................31

3.2.3 Peralatan Pendukung.........................................................................................32

3.2.4 Cara Pengambilan Data.....................................................................................32

3.2.5 Cara Pengolahan Data.......................................................................................33

3.2.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan........................................................................34

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN...........................................35

4.1 Hasil Penelitian.......................................................................................................35

4.2 Perhitungan..............................................................................................................38

4.3 Pembahasan.............................................................................................................40


xii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN......................................................................47

5.1 Kesimpulan.............................................................................................................47

5.2 Saran........................................................................................................................48

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................49

LAMPIRAN.................................................................................................................50

.


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Chest freezer............................................. ...........................................5

Gambar 2.2 Upright freezer................................................. ...................................6

Gambar 2.3 Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap.....................9

Gambar 2.4 Kompresor jenis piston............................... .......................................10

Gambar 2.5 Kompresor jenis rotary..................................... .................................10

Gambar 2.6 Evaporator mesin freezer...................................................................13

Gambar 2.7 Kondenser...........................................................................................13

Gambar 2.8 Pipa kapiler.........................................................................................14

Gambar 2.9 Filter...................................................................................................15

Gambar 2.10 Termostat..........................................................................................16

Gambar 2.11 Overload motor protector.................................................................16

Gambar 2.12 Heater ..............................................................................................17

Gambar 2.13 Fan....................................................................................................17

Gambar 2.14 Diagram P-h.....................................................................................18

Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut...............................18

Gambar 3.1 Kompresor.........................................................................................23

Gambar 3.2 Kondenser...........................................................................................24

Gambar 3.3 Pipa kapiler.........................................................................................25

Gambar 3.4 Evaporator.........................................................................................26

Gambar 3.5 Pemotong pipa....................................................................................26


xiv

Gambar 3.6 Pelebar pipa........................................................................................27

Gambar 3.7 Tang kombinasi..................................................................................27

Gambar 3.8 Pompa vakum.....................................................................................28

Gambar 3.9 Manifold gauge..................................................................................28

Gambar 3.10 Alat las..............................................................................................29

Gambar 3.11 Proses uji coba..................................................................................30

Gambar 3.12 Benda uji..........................................................................................31

Gambar 3.13 Beban pendinginan...........................................................................31

Gambar 3.14 Posisi penempatan termokopel.........................................................32

Gambar 3.15 Proses pengambilan data temperatur................................................33

Gambar 3.16 Proses pengambilan data tekanan....................................................33

Gambar 3.17 Contoh penggunaan P-h diagram untuk mencari entalpi.................34

Gambar 4.1 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrijeran dari

t = 30 menit sampai t = 480 menit....................................................42

Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 30 menit sampai

t = 480 menit.....................................................................................43

Gambar 4.3 Energi kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrijeran dari

t = 30 menit sampai t = 480 menit.....................................................44

Gambar 4.4 COP mesin freezer dari t = 30 menit sampai t = 480 menit...............45


xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Tekanan masuk dan keluar kompresor.................................................35

Tabel 4.2 Suhu masuk dan keluar kompresor........................................................36

Tabel 4.3 Suhu masuk dan keluar kondenser.........................................................36

Tabel 4.4 suhu masuk dan keluar evaporator.........................................................37

Tabel 4.5 Suhu evaporator dan kondenser.............................................................38

Tabel 4.5 Nilai entalpi............................................................................................38

Tabel 4.6 jumlah energi persatuan massa refrijeran yang diserap evaporator......39

Tabel 4.7 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran..........................................40

Tabel 4.8 Jumlah energi persatuan massa refrijeran yang dilepas kondenser........41

Tabel 4.9 COP aktual.............................................................................................42


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada jaman sekarang ini mesin pendingin sudah menjadi kebutuhan bagi

manusia. Kebutuhan manusia terhadap mesin pendingin berawal dari keinginan

untuk mengawetkan bahan makanan, fungsi mesin pendingin juga awalnya hanya

terbatas pada mendinginkan bahan makanan, kemudian teknologi dari mesin

pendingin berkembang sehingga dapat digunakan untuk kebutuhan yang lainnya.

Mesin pendingin sekarang dapat digunakan untuk kebutuhan rumah tangga dan

kebutuhan industri. Sebagian besar dari mesin pendingin tersebut menggunakan

siklus kompresi uap.

Untuk rumah tangga mesin pendingin biasanya digunakan sebagai pengawet

makanan dan penyejuk ruangan. Kegunaan lain dari mesin pendingin adalah

untuk kebutuhan industri, seperti mengawetkan daging dalam jumlah banyak pada

tempat pemotongan hewan. Pada perkantoran mesin pendingin berfungsi sebagai

penyejuk ruangan agar orang yang bekerja pada kantor tersebut merasa lebih

nyaman dalam bekerja, sedangkan pada sistem transportasi mesin pendingin dapat

berfungsi sebagai penyejuk udara pada kendaraan pribadi maupun komersil dan

sebagai pendingin untuk mengawetkan bahan makanan pada saat dipindahkan dari

satu tempat ke tempat lainnya.

Proses pendinginan pada mesin pendingin, umumnya menggunakan sistem

siklus kompresi uap. Sebagai fluida kerja digunakan refrigeran yang mudah


2

diubah bentuknya dari cair menjadi gas maupun dari gas menjadi cair untuk

mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondenser. Jenis refrijeran

yang umum digunakan pada saat ini adalah refrigeran yang ramah terhadap

lingkungan karena tidak mengandung clorofluorocarbon (CFC) yang dapat

merusak ozon. Mengingat pentingnya mesin pendingin dan luasnya pemakaian

mesin pendingin, maka penulis tertarik untuk mengetahui lebih dalam tentang

mesin pendingin dengan melakukan penelitian tentang mesin pendingin.

1.2. Perumusan Masalah

Dalam penelitian ini, akan dicari karakteristik mesin pendingin siklus

kompresi uap. Mesin pendingin yang akan ditinjau adalah mesin freezer dengan

daya 1/6 PK. Mesin pendingin yang dipergunakan dalam penelitian ini merupakan

mesin pendingin freezer hasil buatan sendiri.

1.3. Tujuan penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Membuat mesin freezer.

b. Menghitung kerja kompresor mesin freezer persatuan massa refrijeran.

c. Menghitung energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap mesin

pendingin.

d. Menghitung energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas mesin

pendingin

e. Menghitung COP.


3

1.4. Manfaat penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

a. Mampu memahami karakteristik mesin pendingin dengan siklus kompresi

uap.

b. Mempunyai pengalaman dalam pembuatan mesin pendingin, pembeku dan

mesin pengkondisian udara.

c. Hasil dari penelitian ini dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti

lainnya.

1.5. Batasan Masalah

Penelitian akan dibatasi pada pembuatan mesin pendingin dengan sistem

siklus kompresi uap dengan menggunakan komponen dengan spesifikasi sebagai

berikut :

a. Kompresor dengan daya 115W.

b. Evaporator dan kondenser yang dipergunakan merupakan evaporator dan

kondenser standar untuk mesin pendingin freezer.

c. Panjang pipa kapiler yang digunakan adalah 220 cm.

d. Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin adalah R134a.

e. Beban pendinginan yang digunakan adalah air dengan volume 500 ml.

f. Temperatur awal beban pendinginan sama dengan temperatur udara

lingkungan yaitu 27⁰C


4

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1. Freezer

Freezer merupakan jenis mesin pendingin yang digunakan untuk membuat es

batu dan membekukan bahan makanan seperti daging, ikan dan sebagainya agar

dapat tetap segar dan tahan lama.

a. Pembagian freezer berdasarkan prinsip kerjanya.

Berdasarkan prinsip kerjanya freezer dibagi menjadi dua kategori :

- Freezer dengan daur kompresi uap

Freezer dengan sistem daur kompresi uap menggunakan kerja mekanik

yang mengevaporasi dan mengkompresi refrijeran dalam proses

pendinginannya.

- Freezer dengan sistem kriogenik

Freezer dengan sistem kriogenik bekerja dengan menyemprotkan secara

langsung bahan pendingin berupa nitrogen cair dan karbon dioksida cair

atau gas secara langsung pada bahan yang akan didinginkan.

b. Pembagian freezer berdasarkan laju pergerakan es


5

Berdasarkan pada laju pergerakan es freezer terbagi menjadi beberapa

kategori :

- Slow freezer (0,2 cm/h), contoh : chest freezer

- Quick freezer (0,5 – 3cm/h), contoh : blast freezer

- Rapid freezer (5 – 10 cm/h), contoh : fluidised bed freezer

- Ultra rapid freezer (10 – 100 cm/h) contoh : kriogenik freezer

c. Macam-macam freezer yang sering dipergunakan

Beberapa jenis freezer yang sering digunakan adalah :

- Chest freezer

Chest freezer merupakan jenis mesin pendingin yang berbentuk seperti

peti dengan suhu kerja antara - 20⁰ C sampai -38⁰ C.

Gambar 2.1 Chest freezer

- Up right freezer

Up right freezer merupakan jenis mesin pendingin yang berbentuk seperti

lemari dengan suhu kerja -20⁰C.


6

Gambar 2.2 Upright freezer

2.1.2. Laju perpindahan Kalor

Laju perpindahan kalor pada mesin pendingin terdiri atas dua jenis yaitu laju

perpindahan kalor konduksi dan laju perpindahan kalor konveksi.

a. Laju perpindahan kalor konduksi

Laju perpindahan kalor secara konduksi adalah proses dimana panas

mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah di

dalam satu medium yang diam (padat, cair atau gas) atau antara medium-

medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung.

b. Perpindahan kalor konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi adalah proses transpor energi

dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan

gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme

perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cairan atau gas.

Perpindahan kalor secara konveksi terbagi menjadi dua cara, yaitu

konveksi bebas dan konveksi paksa


7

- Konveksi bebas

Perpindahan kalor konveksi bebas terjadi ketika fluida yang mengalir

pada proses perpindahan kalor mengalir tanpa adanya bantuan peralatan

dari luar, fluida mengalir karena ada perbedaan massa jenis. Pada

umumnya perbedaan massa jenis disebabkan karena adanya perbedaan

suhu.

- Konveksi paksa

Perpindahan kalor konveksi paksa terjadi ketika fluida yang mengalir

pada peroses perpindahan kalor mengalir dengan adanya alat bantu yang

memaksa fluida untuk mengalir. Alat bantu yang diperrgunakan dapat

berupa pompa, blower, kipas angin atau kompressor.

2.1.3. Refrijeran

Refrijeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus kompresi uap dari

mesin pendingin. Refrijeran berfungsi untuk menyerap kalor dari benda-benda

yang berada di dalam evaporator dan membuangnya ke lingkungan sekitar

kondenser.

a. Syarat-syarat refrijeran

Refrijeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi

uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :

- Tidak beracun.

- Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang yang dipakai pada

mesin pendingin.


8

- Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak

pelumas, udara dan sebagainya.

- Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

- Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar kalor yang diserap

evaporator sebesar-besarnya.

- Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi.

b. Jenis-jenis refrijeran

Refrijeran dibedakan menjadi dua jenis yaitu refrijeran primer dan

refrijeran sekunder.

- Refrijeran primer

Refrijeran primer adalah fluida kerja yang digunakan oleh mesin

pendingin, yang mengalami siklus kompresi uap. Refrijeran mengalami

proses penguapan di evaporator dan mengalami proses pengembunan di

kondenser.

- Refrijeran sekunder

Refrijeran sekunder adalah fluida yang didinginkan oleh evaporator pada

sistem refrijerasi.

2.1.4. Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap

Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap terdiri dari beberapa

komponen utama seperti : kompresor, evaporator, kondenser, pipa kapiler atau

katup ekspansi.


9

Gambar 2.3 Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap

a. Kompresor

Fungsi kompresor pada mesin pendingin adalah untuk menaikan

tekanan refrigeran dari tekanan rendah menjadi tekanan tinggi.

Jenis-jenis kompresor menurut prinsip kerjanya yang banyak

digunakan pada mesin pendingin siklus kompresi uap standar adalah

sebagai berikut :

- Kompresor jenis piston


10

Gambar 2.4 Kompresor jenis piston

Kompresor jenis piston banyak digunakan pada kulkas, freezer dan

mesin pendingin lain yang memerlukan kapasitas pendinginan yang tidak

terlalu besar.

- Kompresor jenis rotary

Gambar 2.5 Kompresor jenis rotary


11

Kompresor jenis rotary banyak digunakan pada mesin pengkondisian

udara jenis central, mesin pengkondisian udara rumah tangga dan mesin

pendingin lain yang memerlukan kapasitas pendinginan yang besar.

Jenis-jenis kompresor jika dilihat dari posisi motor penggeraknya,

dapat dibagi menjadi tiga jenis : kompresor hermetik, kompresor semi

hermetik dan kompresor open type

1. Kompresor hermetic

Kompresor hermetik adalah kompresor yang motor penggerak dan

kompresornya berada dalam suatu rumahan yang tertutup. Motor

penggerak langsung memutarkan poros dari kompresor sehingga putaran

motor penggerak sama dengan kompresor.

Keuntungan dari kompresor hermetik adalah :

- Bentuknya kecil, kompak dan harganya murah.

- Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.

- Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingannya

rendah.

Kerugian dari kompresor hermetik adalah :

- Kerusakan yang terjadi didalam kompresor susah dideteksi sebelum

rumah kompresor dibuka.

- Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.

2. Kompresor semi-hermetik


12

Kompresor semi adalah kompresor yang motor serta kompresornya

berada di dalam satu tempat atau rumahan, akan tetapi motor

penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor digerakan oleh motor

penggerak melalui sebuah poros penggerak.

3. Kompresor Open type

Kompresor open type adalah kompresor yang motor penggeraknya

terpisah dengan kompresor. Kompresor digerakan oleh motor penggerak

melalui hubungan sabuk. Kompresor ini umumnya digunakan pada mesin

pendingin dengan kapasitas besar.

Keuntungan kompresor open type :

- Jika terjadi kerusakan kita dapat dengan mudah melakukan penggantian

komponen.

- Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan lebih mudah.

- Putaran kompresor dapat diubah dengan cara mengubah diameter puli.

- Pada daerah yang belum tersedia listrik, kompresor dapat bekerja dengan

sumber tenaga lain seperti mesin diesel.

Kekurangan kompresor open type :

- Bentuknya besar dan berat.

- Berharga mahal.

b. Evaporator

Evaporator pada mesin pendingin merupakan tempat perubahan fase

refrigeran dari cairan menjadi gas (penguapan). Pada saat perubahan fase


13

ini diperlukan energi kalor, energi kalor diambil dari lingkungan

evaporator yaitu dari bagian dalam mesin pendingin.

Gambar 2.6 Evaporator mesin freezer

c. Kondenser

Kondenser pada mesin pendingin merupakan tempat perubahan fase

refrigeran dari gas menjadi cairan (pengembunan atau kondensasi). Pada

proses yang terjadi pada kondenser kondenser mengeluarkan kalor,kalor

yang dikeluarkan kondenser dibuang keluar dan diambil oleh udara

sekitar.

Gambar 2.7 Kondenser


14

d. Pipa Kapiler

Pipa kapiler pada mesin pendingin berfungsi untuk menurunkan

tekanan refrigeran. Pipa kapiler dipasang diantara kondenser dan

evaporator, pada sisi masuk dari pipa kapiler dipasangi filter. Ketika

refrijeran mengalir di dalam pipa kapiler refrigeran mengalami penurunan

tekanan karena ukuran penampang pipa yang lebih kecil dari pipa

sebelumnya. Diameter pipa kapiler yangumum digunakan pada mesin

pendingin adalah 0,0026 dan 0,0028 m.

Gambar 2.8 Pipa kapiler

e. Filter

Filter pada mesin pendingin berfungsi untuk menyaring kotoran dari

regfrigeran yang melewatinya sehingga kotoran tidak mengganggu kinerja

dari mesin pendingin. Filter juga berfungsi untuk menangkap uap air dari

refrijeran yang melewatinya. Jika tidak ada filter, kotoran dapat masuk ke

pipa kapiler yang berukuran lebih kecil dari pipa aliran refrijeran

sebelumnya dan bisa membuat aliran di dalam pipa kapiler menjadi buntu.

Demikian juga dengan uap air, karena suhu yang dingin dapat


15

menyebabkan air menjadi beku di dalam pipa yang menyebabkan aliran

refrijeran menjadi buntu.

Gambar 2.9 Filter

2.1.5. Komponen Pendukung Mesin Pendingin

Selain komponen utama, mesin pendingin juga memiliki beberapa komponen

pendukung lain yang berfungsi untuk membantu kerja dari mesin pendingin yaitu

: Thermostat, Overload Protector, Heater dan Fan.

a. Themostat

Themostat pada mesin pendingin berfungsi untuk mengatur suhu di

dalam mesin pendingin agar sesuai dengan suhu yang telah ditentukan.

Jika suhu pada mesin pendingin sesuai dengan suhu yang telah ditentukan,

maka themostat akan memutus aliran listrik ke kompresor dan jika suhu

pada mesin pendingin di atas dari suhu yang telah ditentukan, maka

themostat akan mengalirkan listrik ke kompresor.


16

Gambar 2.10 Thermostat

b. Overload motor protector

Overload motor protector pada mesin pendingin merupakan pengaman

yang berfungsi untuk melindungi motor kompresor dari beban kerja yang

berlebihan. Ketika kompresor mengalami panas yang berlebihan maka

Overload motor protector akan memutus arus ke motor kompresor agar

kompresor tidak mengalami kerusakan.

Gambar 2.11Overload motor protector

c. Heater


17

Heater pada mesin pendingin berfungsi untuk mencairkan bunga es

yang terdapat pada evaporator. Heater juga dapat mencegah bunga es pada

rak es dan rak penyimpanan lainnya di mesin pendingin.

Gambar 2.12 Heater

d. Fan

Fan pada mesin pendingin berfungsi untuk mensirkulasikan suhu

dingin dari evaporator ke seluruh bagian penyimpanan dari mesin

pendingin. Fan juga berfungsi mencegah terjadinya bunga es di

evaporator, tanpa fan maka suhu dingin akan terkumpul di evaporator saja

dan akan menghasilkan bunga es.

Gambar 2.13 Fan


18

2.1.6. Siklus Kompresi Uap

Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut pada diagram P-h dapat

digambarkan seperti pada gambar 2.14.

Gambar 2.14 Diagram P-h

Skema siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dapat digambarkan seperti

pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut


19

Siklus kompresi uap pada gambar 2.14 dan 2.15 dapat dibagi menjadi

beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses kondensasi, proses

ekspansi dan evaporasi.

a. Proses kompresi

Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari gambar 2.14 dan 2.15.

Refrigeran dalam bentuk uap masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang

diberikan pada refrijeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan

sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur

lingkungan atau refrigeran mengalami fasa superheated.

b. Proses kondensasi

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2-3 dari gambar 2.14 dan 2.15.

Refrigeran dalam fasa superheated memasuki kondenser dan mengalami

pelepasan kalor pada tekanan konstan ke lingkungan yang menyebabkan

penurunan dari fasa superheated dan pengembunan refrijeran.

c. Proses ekspansi

Proses ekspansi terjadi pada tahap 3-4 dari gambar 2.14 dan 2.15.

Refrigeran dalam fasa cair mengalir menuju ke komponen ekspansi dan

mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari refrigeran

lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran

berubah menjadi cair jenuh.

d. Proses evaporasi


20

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-5 dari gambar 2.14 dan 2.15.

Refrigeran dalam fasa cair jenuh mengalir ke evaporator memiliki tekanan

dan temperatur rendah sehingga akan menerima kalor dari lingkungan

yang akan didinginkan sehingga fasa dari refrigeran akan berubah

seluruhnya menjadi uap jenuh yang akan masuk ke kompresor untuk di

sirkulasikan kembali.

2.1.7. Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin

Dengan bantuan diagram entalpi-tekanan, besaran yang penting dalam siklus

kompresi uap dapat diketahui. Kerja kompresi, energi kalor yang diserap

evaporator, energi kalor yang dilepas kondenser dan koefisien prestasi (COP).

a. Kerja kompresor (Wcomp)

Kerja kompresor persatuan massa refrijeran merupakan perubahan entalpi

pada titik 1-2 di Gambar 2.15, yang dapat dihitung dengan persamaan

(2.3)

Wcomp = h2 – h1 , kJ/kg (2.3)

b. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas oleh kondenser

Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas oleh kondenser

merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3 di Gambar 2.15, perubahan

entalpi tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.4).

Qkon = h3 – h2 , kJ/kg (2.4)

c. Energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator


21

Energi kalor persatuan massa yang diserap oleh evaporator merupakan

proses perubahan entalpi pada titik 4-1 di Gambar 2.15, perubahan entalpi

tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.5).

Qevap = h5 – h4 , kJ/kg (2.5)

d. Koefisien prestasi (COP)

Koefisien prestasi siklus kompresi uap standar adalah dampak refrijerasi

dibagi kerja kompresi, yang dapat dihitung dengan persamaan (2.6)

COPaktual = Qin/Win = (h1-h4) / (h2-h1) ( 2.6)

2.2. Tinjauan Pustaka

Witjahjo (2009) melakukan uji prestasi mesin pendingin dengan menggunakan

LPG (liquified petroleum gas) sebagai fluida kerja. Pada penelitian ini, LPG

digunakan sebagai pengganti refrigeran R-12 karena LPG dianggap mempunyai

sifat termodinamika yang mendekati sifat termodinamika R-12. Hasil dari

pengujian yang telah dilakukan memberikan indikasi bahwa LPG dapat digunakan

sebagai refrigeran pengganti R-12 terutama pada beban pendinginan sedang.

Anwar (2010) melakukan penelitian tentang efek beban pendinginan terhadap

performa sistem mesin pendingin. Penelitian ini membahas tentang efek beban

pendingin terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi,

koefisien prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode

eksperimental dengan variasi beban pendingin yang diperoleh dengan

menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 Watt didalam ruang

pendingin. Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa perfoma optimum pada


22

pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 Watt dengan COP

sebesar 2,64. Sedangkan untuk waktu pendinginan diperolah paling lama oleh

beban paling tinggi (bola lampu 400 Watt).

Willis (2013) melakukan penelitian yang membandingkan prestasi kerja

refrigeran R22 dengan R134a pada mesin pendingin. Penelitian ini membahas

mengenai perbandingan antara refrigeran R22 da R134a untuk menentukan

refrigeran mana yang lebih baik digunakan, baik dari efek refrijerasi, koefisien

prestasi (COP) dan ramah lingkungan. Dari hasil penelitian yang dilakukan pada

kedua jenis refrigeran, diketahui bahwa karakteristik dari kedua refrigeran

berbeda yang berpengaruh pada perstasi kerjanya. R22 dari segi prestasi kerjanya

lebih baik dari R134a, Tetapi R22 tidak ramah lingkungan sebaliknya R134a lebih

ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22.


23

BAB III

PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pembuatan Alat

3.1.1. Komponen Mesin Freezer

Komponen mesin freezer yang digunakan dalam penelitian ini adalah

kompresor, kondenser, evaporator, filter.

a. Kompresor

Spesifikasi kompresor yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut :

Gambar 3.1 Kompresor

Jenis kompresor : Hermetic Refrigeration

Seri kompresor : Model BES45H

Voltase : 220 V


24

Arus : 0,88 A

Daya kompresor : 115 Watt

b. Kondenser

Spesifikasi kondenser yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut :

Gambar 3.2 Kondenser

Panjang pipa : 900 cm

Diameter pipa : 0,47 cm

Bahan pipa : Baja

Bahan sirip : Baja

Diameter sirip : 0,2 cm

jarak antar sirip : 0,45 cm

Jumlah sirip : 110

c. Pipa kapiler :


25

Gambar pipa kapiler :

Gambar 3.3 Pipa kapiler

Panjang pipa kapiler : 220 cm

Diameter pipa kapiler : 0,028 cm

Bahan pipa kapiler : Tembaga

d. Evaporator

Spesifikasi evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut :


26

Gambar 3.4 Evaporator

Bahan evaporator : Baja galvanis

3.1.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Freezer

a. Pemotong pipa

Fungsi pemotong pipa adalah untuk memotong pipa pada proses

pembuatan mesin pendingin.

Gambar 3.5 Pemotong pipa


27

b. Pelebar pipa

Fungsi pelebar pipa adalah untuk memperbesar ujung dari pipa agar

mempermudah proses penyambungan dan pengelasan.

Gambar 3.6 Pelebar pipa

c. Tang

Fungsi tang adalah untuk menahan pipa pada saat proses pengelasan.

Gambar 3.7 Tang kombinasi

d. Pompa vakum


28

Fungsi pompa vakum adalah untuk mengeluarkan udara dari dalam sistem

mesin pendingin agar diperoleh keadaan vakum didalam sistem mesin

pendingin.

Gambar 3.8 Pompa vakum

e. Manifold gauge

Fungsi manifold gauge adalah untuk mengukur tekanan refrijeran pada

saat pengisian maupun pada saat operasi.

Gambar 3.9 Manifold gauge


29

f. Alat las

Fungsi Alat las pada penelitian ini adalah untuk menyambung pipa-pipa

pada mesin pendingin.

Gambar 3.10 Alat las

Bahan las : Kuningan & Perak

3.1.3. Langkah - langkah Pembuatan Mesin Freezer

langkah – langkah pembuatan mesin pendingin adalah sebagai berikut :

a. Mempersiapkan komponen komponen mesin pendingin dan alat ukur

tekanan.

b. Mempersiapkan komponen pendukung pembuatan mesin pendingin.

c. Proses penyambungan komponen komponen mesin pendingin beserta

dengan alat ukur tekanan.

d. Proses pengisian metil

e. Proses pemvakuman mesin pendingin.

f. Proses pengisian refrigeran pada mesin pendingin.


30

g. Pemasangan alat ukur suhu/termokopel.

h. Proses uji coba

Gambar 3.11 Proses uji coba

3.2. Metodologi Penelitian

3.2.1. Benda Uji

Benda uji yang dipakai dalam penelitian ini merupakan mesin freezer siklus

kompresi uap hasil buatan sendiri dengan menggunakan komponen standar dari

mesin freezer yang tersedia di pasaran. Modifikasi yang dilakukan adalah

melilitkan pipa kapiler sepanjang 200cm ke pipa keluaran dari evaporator.


31

Gambar 3.12 Benda uji

3.2.2. Beban Pendinginan

Beban pendinginan yang digunakan pada penelitian ini adalah air dengan volume

sebesar 0,5 liter. Kondisi awal air bersuhu 27⁰C (sama dengan suhu udara

lingkungan).

Gambar 3.13 Beban pendinginan


32

3.2.3. Peralatan Pendukung

Alat yang digunakan untuk mendukung proses penelitian yaitu :

a. Termokopel

b. Gelas ukur

c. Air

d. Kabel roll

3.2.4. Cara Pengambilan Data

a. Data suhu dibaca langsung dari alat ukur yang dipakai. Posisi termokopel

ditempatkan pada posisi yang diinginkan.

Gambar 3.14 Posisi penempatan termokopel


33

Gambar 3.15 Proses pengambilan data temperatur

b. Data tekanan diperoleh dari alat ukur tekanan yang dipasang sebelum

masuk kompresor dan setelah keluaran evaporator.

Gambar 3.16 Proses pengambilan data tekanan

3.2.5. Cara Pengolahan data

a. Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai

nilai entalpi yang diperoleh dari grafik p-h diagram.


34

Gambar 3.17 Contoh penggunaan p-h diagram untuk mencari entalpi

b. Dari nilai nilai entalpi yang didapat kemudian dipergunakan untuk

menghitung besarnya energi persatuan massa yang dilepas kondenser,

energi persatuan massa yang diserap evaporator, kerja kompresor dan

COP mesin pendingin.

3.2.6. Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan didapatkan dari hasil penelitian yang didasarkan data-data hasil

penelitian dan dari pembahasan yang telah dilakukan dengan cermat, maka suatu

kesimpulan yang tepat akan didapatkan dengan mudah.


35

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

a. Nilai tekanan masuk dan keluar kompresor

Hasil penelitian untuk tekanan masuk dan keluar kompresor dapat dilihat

pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Tekanan masuk dan keluar kompresor

No Waktu

(Menit)

P1 P2

BAR

1 30 1,069 12,032

2 60 1,069 11,687

3 90 1,069 11,687

4 120 1,069 11,825

5 150 1,069 11,687

6 180 1,069 11,687

7 210 1,069 11,618

8 240 1,069 11,618

9 270 1,069 11,687

10 300 1,069 11,687

11 330 1,069 11,687

12 360 1,069 11,687

13 390 1,069 11,687

14 420 1,069 11,756

15 450 1,069 11,756

16 480 1,069 11,756

b. Nilai suhu masuk dan keluar kompresor

Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan keluar kompresor dapat dilihat

pada Tabel 4.2


36

Tabel 4.2 Suhu masuk dan keluar kompresor

No Waktu

(Menit)

T1 T2

⁰C

1 30 25 64,7

2 60 24 69

3 90 24,2 72,7

4 120 23,8 74,3

5 150 24 76,8

6 180 24,3 75

7 210 23,2 76,3

8 240 23,4 76

9 270 23,3 76,8

10 300 23,9 76,2

11 330 23,5 76,3

12 360 23,9 76,7

13 390 23,5 76,7

14 420 23,7 77,1

15 450 23,9 77,4

16 480 23,5 77,3

c. Nilai suhu masuk dan keluar kondenser

Hasil penelitian suhu masuk dan keluar kondenser terdapat pada tabel 4.3

Tabel 4.3 Suhu masuk dan keluar kondenser

No Waktu

(Menit)

T2 T3

⁰C

1 30 64,7 42,5

2 60 69 41,2

3 90 72,7 42,3

4 120 74,3 41,5

5 150 76,8 41,1

6 180 75 40,2

7 210 76,3 41

8 240 76 41,3

9 270 76,8 41,5

10 300 76,2 41,8

11 330 76,3 42,1

12 360 76,7 42,1

13 390 76,7 41,7

14 420 77,1 42

15 450 77,4 41,7

16 480 77,3 41,6


37

d. Nilai suhu masuk dan keluar evaporator

Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan keluar evaporator dapat dilihat

pada tabel 4.4

Tabel 4.4 suhu masuk dan keluar evaporator

No Waktu

(Menit)

T4 T5

⁰C

1 30 -4 7

2 60 -6,2 4,4

3 90 -6,6 4,9

4 120 -8,2 5,1

5 150 -8,3 5

6 180 -8,8 3,6

7 210 -9 1,3

8 240 -9,2 0,8

9 270 -8,9 1,8

10 300 -8,8 1,5

11 330 -8,9 1,2

12 360 -8,9 1,6

13 390 -9 1,6

14 420 -8,9 1,6

15 450 -8,8 1,5

16 480 -8,9 1,7

e. Suhu kerja evaporator dan kondenser

Nilai suhu kerja evaporator dan kondenser dapat dilihat pada tabel 4.5


38

Tabel 4.5 Suhu evaporator dan kondenser

No Waktu (menit)

Tkond Tevap

(⁰C)

1 30 42,8 -19,6

2 60 42 -20,9

3 90 42,6 -21,4

4 120 42 -21,4

5 150 42,1 -21,9

6 180 41,9 -22,5

7 210 41,9 -22,6

8 240 41,6 -22,4

9 270 41,7 -22,1

10 300 42 -22,5

11 330 42,3 -22

12 360 42,4 -22,2

13 390 42 -22,1

14 420 42,5 -21,8

15 450 42,2 -21,7

16 480 42 -21,9

f. Nilai entalpi

Nilai entalpi pada tiap titik pengambilan data suhu dapat dilihat pada tabel

4.5

Tabel 4.5 Nilai entalpi

No Waktu

(Menit)

Entalpi (kJ/kg)

h1 h2 h3 h4 h5

1 30 425 445 258 258 409

2 60 424 448 258 258 407

3 90 425 456 258 258 408

4 120 424 457 259 259 408

5 150 424 458 259 259 408

6 180 424 455 257 257 406

7 210 423 457 258 258 404

8 240 423 457 259 259 403

9 270 423 458 259 259 405

10 300 424 458 258 258 404

11 330 423 458 259 259 404

12 360 423 458 259 259 404

13 390 425 458 259 259 404

14 420 424 458 259 259 404

15 450 424 458 259 259 404

16 480 424 458 258 259 404


39

4.2. Perhitungan

a. Kerja evaporator

Perhitungan kerja evaporator diperoleh dengan menggunakan persamaan

2.5 yaitu : Qevap = (h5 – h4) , kJ/kg

Tabel 4.6 jumlah energi persatuan massa refrijeran yang diserap

evaporator

No Waktu

(menit)

h5 h4 Qevap

(kJ/kg) kJ/kg

1 30 409 258 151

2 60 407 258 149

3 90 408 258 150

4 120 408 259 149

5 150 408 259 149

6 180 406 257 149

7 210 404 257 147

8 240 404 259 145

9 270 405 259 146

10 300 404 258 146

11 330 404 259 145

12 360 404 259 145

13 390 404 259 145

14 420 404 259 145

15 450 404 259 145

16 480 404 259 145

b. Kerja kompresor

Perhitungan nilai kerja dari kompresor diperoleh dari persamaan 2.3 yaitu

: Wcomp = (h2 – h1) , kJ/kg


40

Tabel 4.7 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran

No Waktu

(menit)

h2 h1 Wkomp

(kJ/kg) kJ/kg

1 30 445 425 20

2 60 448 424 24

3 90 456 425 31

4 120 457 424 33

5 150 458 424 34

6 180 455 424 31

7 210 457 423 34

8 240 457 423 34

9 270 458 423 35

10 300 458 424 34

11 330 458 423 35

12 360 458 423 35

13 390 458 425 33

14 420 458 424 34

15 450 458 424 34

16 480 458 424 34

c. Kerja kondenser

Perhitungan nilai kerja kondenser diperoleh dari persamaan 2.4 yaitu :

Qkon = (h3 – h2) , kJ/kg


41

Tabel 4.8 Jumlah energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas

kondenser

No Waktu

(menit)

h3 h2 Qkond

(kJ/kg) kJ/kg

1 30 258 445 -187

2 60 258 448 -190

3 90 258 456 -198

4 120 259 457 -198

5 150 259 458 -199

6 180 257 455 -198

7 210 258 457 -199

8 240 259 457 -198

9 270 259 458 -199

10 300 258 458 -200

11 330 259 458 -199

12 360 259 458 -199

13 390 259 458 -199

14 420 259 458 -199

15 450 259 458 -199

16 480 259 458 -199

d. Koefisien Prestasi (COP Aktual)

Perhitungan koefisien prestasi diperloh dengan menggunakan persamaan

2.6 yaitu :

COPaktual = Qin/Win


42

Tabel 4.9 COP aktual

No Waktu

(menit)

Qevap Wkomp COP

kJ/kg

1 30 151 20 7,55

2 60 149 24 6,21

3 90 150 31 4,84

4 120 149 33 4,52

5 150 149 34 4,38

6 180 149 31 4,81

7 210 147 34 4,32

8 240 145 34 4,26

9 270 146 35 4,17

10 300 146 34 4,29

11 330 145 35 4,14

12 360 145 35 4,14

13 390 145 33 4,39

14 420 145 34 4,26

15 450 145 34 4,26

16 480 145 34 4,26

4.3. Pembahasan

Hasil penelitian untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

refrijeran dari waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar

4.1 . Dari Gambar 4.1 , pada awal mula nampak bahwa energi kalor yang diserap

evaporator dengan berjalannya waktu mengalami penurunan sampai pada waktu

tertentu, nilai kalor yang diserap evaporator stabil. Pada penelitian ini nilai kalor

yang diserap evaporator mulai stabil pada waktu sekitar t = 330 menit, dengan

harga Qevap sebesar 145 kJ/kg. Kemungkinan proses penurunan Qevap pada awal

mula disebabkan oleh karena suhu evaporator memerlukan waktu untuk mencapai

suhu kerja rancangan evaporator, dan pada saat itu juga beban pendinginan

mengalami proses pendinginan secara bersamaan dengan suhu kerja evaporator.

Jika nilai Qevap dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan


43

Qevap = 0,00004t2

- 0,031t + 151,9 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480

menit).

Gambar 4.1 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

refrijeran dari t = 30 menit sampai t = 480 menit

Hasil penelitian untuk kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari waktu t

= 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 4.2. Dari Gambar 4.2,

pada awal mula nampak bahwa kerja kompresor dengan berjalannya waktu

mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu, nilai kerja kompresor persatuan

massa refrijeran menjadi stabil. Pada penelitian ini kerja kompresor persatuan

massa refrijeran mulai stabil pada waktu sekitar t= 150 menit, dengan harga Wkomp

sebesar 34 kJ/kg. Jika nilai Wkomp dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan

dengan persamaan Wkomp = -0,000000003t4 + 0,000003t

3 - 0,001t

2 + 0,313t +

11,76 (berlaku untuk t =30 menit sampai t = 480 menit).

Qevap= (4*10^-5)t2 - 0,031t+ 151,9 R² = 0,882

144

145

146

147

148

149

150

151

152

20 70 120 170 220 270 320 370 420 470

Qev

ap,

kJ

/kg

Waktu t, Menit


44

Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 30 menit

sampai t = 480 menit

Hasil penelitian untuk energi kalor yang dilepas kondenser persatuan massa

refrijeran dari waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar

4.3 . Dari Gambar 4.3 , pada awal mula nampak bahwa energi kalor persatuan

massa refrijeran dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada

waktu tertentu, nilai energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas

kondenser menjadi stabil. Pada penelitian ini nilai energi kalor persatuan massa

refrijeran yang dilepas kondenser mulai stabil pada waktu sekitar t = 330 menit,

dengan harga Qkond sebesar -199 kJ/kg. Jika nilai Qkond dinyatakan terhadap waktu

t dapat dinyatakan dengan persamaan Qkond= 0,0000000001t5 + 0,00000002

4 -

0,00001t3 + 0,003t

2 - 0,441t - 175,5 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480

menit).

Wkomp = -(3*10^-9)t4 + (3*10^-6)t3 - 0,001t2 + 0,313t + 11,76 R² = 0,924

0

5

10

15

20

25

30

35

40

20 70 120 170 220 270 320 370 420 470

Wk

om

p, k

J/k

g

Waktu t, Menit


45

Gambar 4.3 Energi kalor yang dilepas kondenser persatuan massa

refrijeran dari t = 30 menit sampai t = 480 menit

Hasil penelitian untuk COP mesin freezer dari waktu t = 30 menit sampai t =

480 menit disajikan dalam Gambar 4.4. Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa nilai

COP mesin freezer seiring dengan berjalannya waktu semakin menurun sampai

pada waktu tertentu nilai COP mesin freezer menjadi stabil. Pada penelitian ini

nilai COP mesin freezer mulai stabil pada waktu t = 240 menit,dengan harga COP

sebesar 4,26. Jika nilai COP dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan

persamaan COPaktual = 0,0000000008t4 - 0,000001t

3 + 0,000t

2 - 0,078t + 9,460


Qkond= (-1*10^-11)t5 + (2*10^-8)t4 - (1*10^-5)t3 + 0,003t2 - 0,441t - 175,5 R² = 0,932

-202

-200

-198

-196

-194

-192

-190

-188

-186

-184

-20 80 180 280 380 480Q

kon

d,

kJ

/kg

Waktu t, Menit


46

Gambar 4.4 COP mesin freezer dari t = 30 menit sampai t = 480 menit

COPaktual = (8*10^-10)t4 - (1*10^-6)t3 + 0,000t2 - 0,078t + 9,460 R² = 0,952

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

-20 80 180 280 380 480

CO

Pak

tual

Waktu t, Menit


47

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

a. Mesin pendingin sudah berhasil dibuat dan bekerja dengan baik.

b. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran pada saat stabil sebesar 34

kJ/kg. Kerja kompresor persatuan massa refrijeran dari t = 30 menit

sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan Wkomp = -

0,000000003t4 + 0,000003t

3 - 0,001t

2 + 0,313t + 11,76 (berlaku untuk t

= 30 menit sampai t = 480 menit).

c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrijeran pada saat stabil

sebesar 145 kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang diserap

evaporator dari t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan

dengan persamaan Qevap = 0,00004t2

- 0,031t + 151,9 76 (berlaku untuk t

= 30 menit sampai t = 480 menit).

d. Kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrijeran pada saat stabil

sebesar -199 kJ/kg. Energi kalor persatuan massa refrijeran yang dilepas

kondenser dari t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan

persamaan Qkond= 0,0000000001t5 + 0,00000002

4 - 0,00001t

3 + 0,003t

2 -

0,441t - 175,5 (berlaku untuk t = 30 menit sampai t = 480 menit).

e. COP aktual mesin freezer pada saat stabil sebesar 4,26. COP mesin freezer

t = 30 menit sampai t = 480 menit dapat dinyatakan dengan persamaan


48

COPaktual = 0,0000000008t4 - 0,000001t

3 + 0,000t

2 - 0,078t + 9,460


5.2. Saran

a. Pembuatan mesin pendingin dapat dikembangkan untuk mesin mesin

pendingin yang lain yang mempunyai kapasitas berbeda.

b. Pembuatan mesin pendingin dapat dikembangkan untuk mesin mesin

pendingin dengan fungsi yang lain : ice maker, cold storage, water chiller,

dan lain-lain.


49

DAFTAR PUSTAKA

Stoecker, WF, 1989, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara

Frank Kreith, 1984, perpindahan kalor

Witjahjo, 2009, Uji Prestasi Mesin Pendingin Menggunakan Refrijeran LPG

Anwar, 2010, Efek Beban Pendinginan Terhadap Performa Sistem Mesin

Pendingin

Willis, 2013, Prestasi Kerja Refrijeran R22 Dengan R134a

ASHRAE TRANSACTIONS, 1988, Vol 94 part 2


50

LAMPIRAN

P-h diagram menit ke 30



51




52




53




54




55




56




57




KARAKTERISTIK MESIN FREEZER BERPENUKAR KALOR DENGAN...

Documents

Transcript of KARAKTERISTIK MESIN FREEZER BERPENUKAR KALOR DENGAN...