MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA KAPILER … · i MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA...

i

MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA

KAPILER 200 CM DAN DAYA KOMPRESOR 1/5 HP

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Oleh:

ALEX PUTRA

NIM : 115214052

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FRUIT COOLING MACHINE WITH 200 CM LENGTH OF

CAPPILARY PIPE AND 1/5 HP COMPRESSOR POWER

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirement

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By :

ALEX PUTRA

NIM : 115214052

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2015


vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

rahmat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi, ini sehingga semuanya dapat

berjalan dengan baik dan lancar.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mendapatkan gelar sarjana

S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta Penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “Mesin

Pendingin Buah Dengan Panjang Pipa Kapiler 200 CM Dan Daya Kompresor 1/5

HP” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada

kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

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

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan selaku dosen pembimbing skripsi

II.

3. Dr. Drs. Vet Asan Damanik , M.Si, sebagai Dosen Pembimbing utama Skripsi.

4. Charles Marbun dan Yuniar Dongoran selaku Orang Tua penulis yang selalu

memberi dukungan motivasi dalam penulisan Tugas Akhir.

5. Andrew Marwasas Marbun, Aris Daltone Mangasa Marbun dan Elisabeth Putri

Fransiska Br Marbun selaku Abang dan Adek penulis.

6. Keluarga yang selalu memberi motivasi pada penulisan Skripsi ini.

7. Stefanus Ricky Riadri, Juanda Sihotang, Pebrianto Sitanggang, Valdo Nababan

yang telah membantu menyelesaikan Skripsi ini.

8. Teman-Teman Teknik Mesin Sanata Dharma Angkatan 2011.


viii

Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna.

Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi

penyempurnaan dikemudian hari. Semoga Skripsi ini dapat memberi manfaat bagi

kita semua.

Yogyakarta, 13 Oktober 2015

Penulis


ix

DAFTAR ISI

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

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

LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN........................................................................... iv

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ..................................... vi

KATA PENGANTAR................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................. ix

ISTILAH PENTING ..................................................................................... xii

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

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xvii

ABSTRAK .................................................................................................... xviii

ABSTRACT .................................................................................................... xix

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

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

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................ 2

1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................. 2

1.4. Batasan-Batasan ............................................................................... 3

1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................... 3


x

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

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

2.1.1. Mesin Pendingin .................................................................... 4

2.1.2. Komponen Utama Mesin Pendingin Buah............................. 6

2.1.3. Siklus Kompresi Uap ............................................................. 13

2.1.4. Rumus-Rumus Perhitungan ................................................... 17

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

BAB III PEMBUATAN ALAT ................................................................. 23

3.1. Persiapan Komponen Utama Mesin Pendingin ............................... 23

3.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin ......................... 27

3.3. Proses Pembuatan Mesin Pendingin Minuman ................................ 33

3.3.1. Pembuatan Mesin Pendingin Buah ......................................... 33

3.3.2. Proses Pemvakuman dan Pemetialan ...................................... 37

3.3.3. Proses Pengisian Refrigeran 134a .......................................... 38

3.3.4. Uji Coba .................................................................................. 40

BAB IV METODOLIGI PENELITIAN ...................................................... 41

4.1. Alur Penelitian ................................................................................. 41

4.2. Obyek yang Diteliti .......................................................................... 42

4.3. Skematik Alat Penelitian .................................................................. 43

4.4. Alat Bantu Penelitian ....................................................................... 45

4.5. Cara Mendapatkan Data ................................................................... 48

4.6. Cara Pengolahan Data dan Pembahasan .......................................... 50


xi

BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN

DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 52

5.1. Hasil Penelitian ................................................................................ 52

5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data ................................................... 55

5.3. Pembahasan ...................................................................................... 65

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 69

6.1. Kesimpulan ...................................................................................... 69

6.2. Saran................................................................................................. 70

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 71

LAMPIRAN .................................................................................................. 72


xii

ISTILAH PENTING

Simbol Keterangan

h1 Nilai entalpi refrigeran masuk ke kompresor, (kJ/kg)

h2 Nilai entalpi refrigeran keluar dari kompresor, (kJ/kg)

h2 Nilai entalpi refrigeran masuk ke kondensor, (kJ/kg)

h3 Nilai entalpi refrigeran keluar dari kondensor, (kJ/kg)

Win Kerja kompresor per satuan massa refrigeran, (kJ/kg)

Qout Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran,

(kJ/kg)

Qin Kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran,

(kJ/kg)

ṁ Laju aliran massa refrigeran, (kg/detik)

COPaktual Koefisien prestasi aktual mesin pendingin

COPideal Koefisien prestasi ideal mesin pendingin

Te Suhu evaporator, (K)

Tc Suhu kondensor, (K)

η Efisiensi mesin pendingin

W Kerja kompresor per satuan waktu, (J/detik)

V Besar tegangan listrik yang digunakan kompresor, (V)

I Besar arus listrik yang digunakan kompresor, (A)


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema mesin pendingin siklus kompresi uap ....................... 5

Gambar 2.2 Kompresor Hermatic ............................................................. 7

Gambar 2.3 Kompresor Semi-Hermatic .................................................... 8

Gambar 2.4 Kompresor Open Type .......................................................... 8

Gambar 2.5 Kondensor pipa u .................................................................. 9

Gambar 2.6 Filter ...................................................................................... 10

Gambar 2.7 Pipa kapiler ............................................................................ 11

Gambar 2.8 Evaporator ............................................................................. 11

Gambar 2.9 Kipas...................................................................................... 12

Gambar 2.10 Tabung berisi refrigeran R.134a ........................................... 13

Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram p-h ................................. 14

Gambar 2.12 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ................................. 14

Gambar 2.13 P-h diagram refrigeran 134a .................................................. 17

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

Gambar 3.2 Kondensor 12 U .................................................................... 24

Gambar 3.3 Filter ...................................................................................... 25

Gambar 3.4 Pipa kapiler ............................................................................ 25

Gambar 3.5 Evaporator ............................................................................. 26

Gambar 3.6 Freon/Ferigeran R-134a ........................................................ 27

Gambar 3.7 Pemotong Pipa (Tubbing cutter) ........................................... 27

Gambar 3.8 Pelebar Pipa (Tube expander) ............................................... 28


xiv

Gambar 3.9 Tang ....................................................................................... 28

Gambar 3.10 Alat Las ................................................................................. 29

Gambar 3.11 Bahan Las .............................................................................. 29

Gambar 3.12 Pompa Vakum ....................................................................... 30

Gambar 3.13 Kunci L .................................................................................. 30

Gambar 3.14 Thermostat ............................................................................. 31

Gambar 3.15 Metil ...................................................................................... 31

Gambar 3.16 Manifold gauge ..................................................................... 32

Gambar 3.17 Kotak gabus ........................................................................... 32

Gambar 3.18 Fan (kipas) ............................................................................ 33

Gambar 3.19 Meja kayu .............................................................................. 33

Gambar 3.20 Kotak gabus pada meja ......................................................... 34

Gambar 3.21 Letak kompresor .................................................................... 34

Gambar 3.22 Pemasangan kondensor pada meja ........................................ 34

Gambar 3.23 Letak Evaporator pada kotak gabus ...................................... 35

Gambar 3.24 Sekat pada kotak gabus ......................................................... 35

Gambar 3.25 Letak thermostat pada meja .................................................. 35

Gambar 3.26 Sambungan filter dengan pipa keluar kondensor .................. 36

Gambar 3.27 Potongan pipa kapiler pada lubang keluar filter.................... 36

Gambar 3.28 Letak adaptor pada meja ....................................................... 37

Gambar 4.1 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin pendingin ............ 41

Gambar 4.2 Mesin pendingin buah ........................................................... 42

Gambar 4.3 Skematik alat penelitian ........................................................ 43


xv

Gambar 4.4 Termokopel ........................................................................... 45

Gambar 4.5 Alat penampil suhu digital .................................................... 45

Gambar 4.6 Pressure gauge ....................................................................... 46

Gambar 4.7 Multimeter ............................................................................. 46

Gambar 4.8 Clamp meter (tang ampere) ................................................... 47

Gambar 4.9 Stopwatch .............................................................................. 47

Gambar 4.10 Proses pengambilan data ....................................................... 50

Gambar 4.11 Penggunaan P-h diagram ....................................................... 51

Gambar 5.1 Win dari waktu ke waktu ....................................................... 56

Gambar 5.2 Qout dari waktu ke waktu ....................................................... 57

Gambar 5.3 Qin dari waktu ke waktu ........................................................ 59

Gambar 5.4 COPaktual mesin pendingin dari waktu ke waktu ................... 60

Gambar 5.5 COPideal mesin pendingin dari waktu ke waktu ..................... 62

Gambar 5.6 Laju aliran massa dari waktu ke waktu ................................. 63

Gambar 5.7 Efisiensi mesin pendingin (%) dari waktu ke waktu.............. 65


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Pengambilan data ....................................................................... 49

Tabel 5.1 Hasil data penelitian ................................................................... 52

Tabel 5.2 Nilai rata-rata data ...................................................................... 53

Tabel 5.3 Nilai entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor ................... 54

Tabel 5.4 Nilai Win ..................................................................................... 55

Tabel 5.5 Nilai Qout .................................................................................... 57

Tabel 5.6 Nilai Qin ...................................................................................... 58

Tabel 5.8 Nilai COPaktual mesin pendingin ................................................. 60

Tabel 5.9 Nilai COPideal mesin pedingin .................................................... 61

Tabel 5.7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) ........................................ 63

Tabel 5.10 Nilai efisiensi mesin pendingin () ............................................ 64


xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data

t = 15 menit ............................................................................ 72


t = 30 menit ............................................................................ 73


t = 45 menit ............................................................................ 74

Lampiran 4 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari data rata-rata

t = 60 menit ............................................................................ 75


t = 75 menit ............................................................................ 76


t = 90 menit ............................................................................ 77


xviii

ABSTRAK

Penelitian ini menggunakan mesin pendingin buah yang menggunakan

siklus kompresi uap dengan panjang pipa kapiler 200 cm , daya kompresor 1/5

Hp, refrigeran 134a, kondensor yang memiliki lekukan sebanyak 12U dan

evaporator standar yang digunakan kulkas 2 pintu. Data yang diambil yaitu (a)

suhu refrigeran saat masuk kompresor (T1), (b) suhu refrigeran saat keluar

kondensor (T3), (c) suhu beban pendinginan (Tbeban), (d) tekanan rendah refrigeran

masuk kompresor (P1), (e) tekanan tinggi refrigeran keluar kompresor (P2), (f)

tekanan tinggi refrigeran masuk pipa kapiler (P3), (g) tekanan rendah refrigeran

keluar pipa kapiler (P4), (h) besar tegangan listrik untuk kerja kompresor (V) dan

(i) besar arus listrik untuk kerja kompresor (I).

Penelitian ini memberikan hasil (a) mesin pendingin buah telah berhasil

dibuat dan bekerja dengan baik, suhu evaporator mesin pendingin buah mencapai

-23°C, mampu mendinginkan buah hingga mencapai suhu 4°C, (b) kerja

kompresor per satuan massa refrigeran (Win) rata–rata 52,16 kJ/kg, (c) kalor yang

dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout) rata-rata 187,83 kJ/kg, (d)

kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin) rata-rata 135,50

kJ/kg, (e) COPaktual rata-rata 2,59, (f) COPideal rata-rata 3,58, (g) laju aliran massa

refrigeran (ṁ) rata-rata 0,00343 kg/detik, dan (h) Efisiensi () rata-rata 72,16%.

Kata Kunci : Refrigeran, COPaktual, COPideal, Efisiensi.


xix

ABSTRACT

This research used cooler fruit machine that using the vapor compression

cycle with 200 cm length of capillary pipe, 1/5 Hp compressor power, 134a

refrigerant, condenser that has 12U curvature and standard evaporator that is

used by 2 doors refrigerator. The data that gathered such as (a) the temperature

when enters compressor (T1), (b) the temperature when leaves condenser (T3) (c)

the temperature of cooling burden (Tburden), (d) the refrigerant low pressure

enters compressor (P1), (e) refrigerant high pressure leaves compressor (P2), (f)

the refrigerant high pressure enters capillary pipe (P3), (g) the refrigerant low

pressure leaves capillary pipe (P4), (h) the electric tension for compressor (V)

and (i) the electric flow for compressor.

This research results are (a) the cooler fruit machine has finally made and

works well, the temperature of its evaporator reach -23°C, can refrigerate fruits

reaching 4°C. (b) the work of compressor for each refrigerant mass (Win)

average is 52,16 kJ/kg, the heat which is heated condenser for each refrigerant

mass (Qout) average is 187,83 kJ/kg, the heat which was absorbed by evaporator

for each refrigerant mass(Qin) average is 135,50 kJ/kg, COPactual average is

2,59, COPideal average is about 3,58, the rate of refrigerant mass flow average is

0,00343 kg/seconds and Efficiency () average is 72,16 %.

Keywords : Refrigerator, COPactual, COPideal, efficiency.


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia

modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup,

namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia.

Teknologi ini dibutuhkan untuk penyiapan bahan makanan, penyimpanan dan

distribusi makanan, proses kimia yang memerlukan pendinginan, pengkondisian

udara untuk kenyamanan ruangan baik pada industri, perkantoran, transportasi

maupun rumah tangga.

Peran mesin pendingin sangat penting bagi kehidupan manusia saat ini,

sehingga banyak mesin pendingin dijumpai di berbagai tempat. Mesin pendingin

dapat dijumpai di rumah tangga (kulkas), perkantoran (dispenser), transportasi

(mesin AC), industri dan lainnya. Umumnya mesin pendingin mempunyai fungsi

mendinginkan, membekukan, dan mengkondisikan udara. Sebagian besar proses

pendingin menggunakan siklus kompresi uap.

Dalam rumah tangga mesin pendingin biasanya digunakan sebagai pengawet

makanan (kulkas) dan penyejuk ruangan (mesin AC). Mesin pendingin dalam

rumah tangga sering digunakan untuk mendinginkan, mengawetkan (makanan,

minuman, buah, sayur). Pada perkantoran mesin pendingin yang di gunakan AC

berfungsi sebagai penyejuk ruangan agar orang yang berada di kantor lebih

nyaman dan dapat bekerja lebih baik. Sedangkan dalam sistem transportasi


2

pendinginan berfungsi sebagai penyejuk udara di dalam kendaraan pribadi

maupun komersil.

Mengingat mesin pendingin sangat penting bagi rumah tangga, perkantoran,

perindustrian, perdagangan dan lainnya. Maka penulis berkeinginan untuk

mengerti, memahami dan mengenal cara kerja mesin pendingin.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana karakteristik (COP, efisiensi, dan laju aliran massa refrigeran)

mesin pendingin buah dengan panjang pipa kapiler 200 cm dan daya kompresor

1/5 HP ?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Membuat model mesin pendingin buah dengan siklus kompresi uap.

b. Menghitung kerja kompresor per satuan massa refrigeran.

c. Menghitung kalor yang di lepas kondensor per satuan massa refrigeran.

d. Menghitung kalor yang di serap evaporator per satuan massa refrigeran.

e. Menghitung dan mesin pendingin buah.

f. Menghitung efisiensi mesin pendingin buah dan laju aliran massa refrigeran.


3

1.4 Batasan-batasan

Batasan-batasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

a. Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin adalah R-134a.

b. Kompresor yang digunakan berdaya 1/5 HP.

c. Kondensor yang digunakan berukuran 12 U, merupakan kondensor standar

yang digunakan untuk kompresor 1/5 HP.

d. Panjang pipa kapiler yang digunakan 200 cm.

e. Evaporator yang digunakan dengan jenis evaporator bersirip.

f. Menggunakan kipas untuk mensirkulasikan udara dingin dari ruangan

evaporator ke ruangan beban pendinginan.

g. Mesin pendingin menggunakan sistem refrigerasi siklus kompresi uap.

1.5 Manfaat Penelitian

Penelitian ini dapat memberikan manfaat :

a. Pengalaman dan pengetahuan secara langsung bagi penulis.

b. Hasil penelitian dapat diharapkan menjadi referensi bagi peneliti lain yang

ingin meneliti mesin pendingin dengan siklus kompresi uap.


4

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1 Mesin Pendingin

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk mendinginkan atau

peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas dari dalam ruangan untuk

menjadikan temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur

lingkungannya sehingga menghasilkan suhu/temperatur yang dingin. Mesin

pendingin yang banyak digunakan umumnya menggunakan siklus kompresi uap.

Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa proses, yaitu proses kompresi, proses

kondensasi, proses penurunan tekanan (proses iso entalpi ), dan proses evaporasi.

Komponen utama dari mesin pendingin yaitu kompresor, kondensor, filter,

pipa kapiler dan evaporator, serta refrigeran. Secara skematis, mesin pendingin di

gambarkan pada gambar 2.1


5

Gambar 2.1 Skema mesin pendingin siklus kompresi uap

Proses kerja mesin pendingin adalah dimulai dari kompresor. Dengan adanya

aliran listrik, motor kompresor akan bekerja dengan menghisap gas refrigeran

yang bersuhu rendah dari saluran hisap. Kemudian kompresor memampatkan gas

refrigeran sehingga menjadi uap atau gas bertekanan tinggi, gas kemudian

memasuki kondensor. Gas bertekanan tinggi tersebut di dalam kondensor akan

didinginkan oleh udara di luar mesin pendingin. Dengan proses tersebut kalor

berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya sehingga suhunya turun

mencapai suhu kondensasi (pengembunan) dan wujudnya berubah menjadi cair.

Refrigeran kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan panjang

sehingga tekanannya akan turun. Selanjutnya refrigeran memasuki ruang

evaporator, di dalam evaporator refrigerant mulai menguap, ini disebabkan karena

terjadi penurunan tekanan yang mengakibatkan titik didih refrigerant menjadi

Pipa Kapiler Kompresor

Qin

Qout

1 2

3

4

Kondensor

Evaporator

Win


6

lebih rendah maka terjadi perubahan fase refrigerant dari cair menjadi gas

(mendidih). Proses pendidihan dapat berlangsung karena evaporator mengambil

kalor dari lingkungan di sekeliling evaporator, sehingga ruangan di sekitar

evaporator menjadi dingin. Siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang -

ulang sehingga didapat suhu yang diinginkan.

Mesin pendingin buah merupakan mesin pendingin yang menggunakan

prinsip penukar kalor dengan sistem kompresi uap. Alat ini digunakan untuk

mendinginkan buah dengan bantuan kipas (fan) yang berfungsi untuk mengalirkan

udara dingin dari ruang evaporator ke ruangan yang berisi buah.

Suhu kerja pada mesin pendingin buah ini dirancang pada suhu 1,5°C -

12,5°C, pengaturan suhu tersebut dilakukan dengan tujuan agar buah yang

didinginkan tidak mengalami pembekuan. Dengan dijaga pada kondisi tersebut,

buah tidak cepat mengalami proses pembusukan dan tetap segar untuk jangka

waktu beberapa hari.

2.1.2 Komponen Utama Mesin Pendingin Buah

a. Kompresor

Kompresor adalah alat untuk meningkatkan tekanan refrigerant. Cara kerja

kompresor adalah menghisap refrigerant lalu mendorongnya dengan piston untuk

diteruskan ke pipa yang menuju masuk kondensor. Kompresor sendiri memiliki 3

(tiga) jenis yaitu kompresor hermatic, semi-hermatic, open type. Kompresor

hermatic adalah kompresor yang poros engkol dan motor penggeraknya jadi 1


7

(satu) poros dalam suatu kompresor. Kompresor semi-hermatic adalah kompresor

yang poros engkol dan motor penggeraknya terpisah tetapi masih dalam suatu

kompresor. Kompresor open type adalah kompresor yang poros penggeraknya

terpisah dengan motor listriknya.

Gambar 2.2 Kompresor hermatic

Keuntungan kompresor hermatic bentuknya yang kecil karena poros

kompresor dengan motor listriknyadalam satu casing, harga lebih murah dari

kompresor jenis lain tidak berisik, tidak menghasilkan getaran yang kuat dan

tidak memakai tenaga penggerak dari luar.

Kekurangan kompresor hermatic adalah jika bagian dalam kompresor

yang rusak maka harus merusak casingnya, minyak pelumas kompresor

hermatic susah diperiksa.


8

Gambar 2.3 Kompresor semi-hermatic

Kelebihan kompresor semi-hermatic bentuknya kecil, perawatan lebih

muda dari pada kompresor hermatic, tidak perlu memotong casing kompresor

untuk memperbaiki bagian kompresor, tidak memakai tenaga penggerak dari

luar, tidak berisik dan tidak menghasilkan getaran yang kuat

Kekurangan kompresor semi-hermatic adalah bentuk kompresor yang

besar untuk mesin pendingin dan harganya mahal.

Gambar 2.4 Kompresor open type

Kelebihan kompresor open type adalah jika pada motornya rusak dapat

diperbaiki motornya saja, rpm kompresor dapat diatur dengan menggunakan


9

puli, minyak kompresor mudah diperiksa, jika tidak ada listrik kompresor open

type dapat dihidupkan dengan menggunakan tenaga diesel atau motor bensin.

Kekurangan kompresor open type bentuknya paling besar dari kompresor

jenis lain, bobotnya paling berat dari kompresor jenis lain, harganya paling

mahal.

b. Kondensor

Kondensor adalah suatu alat untuk merubah fase bahan pendingin dari

bentuk gas menjadi cair. Pada saat terjadinya perubahan fase tersebut panas

dikeluarkan oleh kondensor ke udara melalui rusuk-rusuk kondensor. Sebagai

akibat dari kehilangan panas suhu bahan pendingin buah. Refrigeran berubah

dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh kemudian mengembun berubah

menjadi cair. Kondensor yang umum digunakan pada mesin pendingin

kapasitas kecil, adalah jenis pipa u dengan jari-jari penguat, pipa tanpa sirip

besi dan pipa-pipa dengan sirip-sirip.

Gambar 2.5 Kondensor pipa u


10

c. Filter

Filter adalah alat untuk menyaring kotoran yang dibawa oleh refrigerant

sebelum memasuki pipa kapiler. Filter dapat menyaring kotoran hasil pengelasan,

hasil korosi, dan air yang terkandung dalam refrigerant. Bentuk dari alat ini ialah

tabung kecil dengan diameter antara 10-20 mm, sedangkan panjangnya tak kurang

dari 8-15 mm, bahannya pada umumnya dari tembaga.

Gambar 2.6 Filter

d. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi dan disebut juga alat kontrol

refrigeran. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu menurunkan tekanan

refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler

merupakan suatu pipa pada mesin pendingin yang pada umumnya berukuran

diameter 0,028 inch. Beberapa keuntungan menggunakan pipa kapiler sebagai alat

penurun tekanan adalah harganya yang murah dan mudah dicari serta pada saat

mulai beroperasi kompresor dapat bekerja lebih ringan karena momen torquenya

(momen puntir) yang diperlukan kecil. Pada sistem yang menggunakan katup-

katup lain, pada saat kompressor akan mulai bekerja di dalam sistem telah ada


11

perbedaan tekanan pada sisi tekanan tinggi dan rendah, tapi dengan memakai pipa

kapiler pada saat kompresor tidak bekerja tekanan didalam sistem akan jadi sama

karena pada pipa kapiler tidak terdapat alat penutup apa-apa, dengan demikian

kompressor dapat bekerja lebih ringan.

Gambar 2.7 Pipa Kapiler

e. Evaporator

Evaporator adalah alat untuk menyerap kalor dari ruang yang akan

didinginkan. Pada evaporator terjadi perubahan fase dari campuran cair dan

gas jenuh atau dapat pula gas panas lanjut tanpa adanya perubahan suhu, dan

perubahan fase dari gas jenuh menjadi gas panas lanjut disertai dengan

peningkatan suhu pada pemanasan lanjut.

Gambar 2.8 Evaporator


http://4.bp.blogspot.com/-NQ54mHl51oE/T8J8MG4sZnI/AAAAAAAABOw/FMIVEE9iZSA/s1600/12012012014.jpg

http://4.bp.blogspot.com/-NQ54mHl51oE/T8J8MG4sZnI/AAAAAAAABOw/FMIVEE9iZSA/s1600/12012012014.jpg

12

f. Kipas

Kipas adalah alat untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator.

Pada mesin buah-buahan yang ada di pendingin buah, udara dingin yang

dihembuskan kipas akan mendinginkan ruang pendingin.

Gambar 2.9 Kipas

g. Bahan Pendingin (Refigeran)

Refrigerant adalah bagian yang penting dalam fluida yang digunakan.

Refrigerant berfungsi sebagai cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan

melepas kalor di kondensor. Refrigerant yang biasa digunakan pada mesin

pendingin buah adalah R-134a., Refrigeran R-134a memiliki beberapa

karakteristik yang baik yaitu tidak beracun dan tidak mudah terbakar dan relatif

stabil.

Refrigerant yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi

uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut :

Mempunyai titik didih -26,1 °C.

Tidak merusak lapisan ozon (O3).

Tekanan kritis : 4,06 Mpa


13

Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak

pelumas, udara dan sebagainya.

Tidak beracun.

Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh

Beberapa merek bahan pendingin sejenis refrigeran 134a yang dijumpai di

pasaran antara lain refrigeran 134a, SUVA 134a, HFC 134a, dan KLEA

Forane 134a.

Gambar 2.10 Tabung berisi refrigeran R.134a

2.1.3 Siklus Kompresi Uap

Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, namun yang paling

umum digunakan pada mesin pendingin adalah refrigerasi dengan siklus

kompresi uap. Komponen utama dari siklus kompresi uap adalah kompresor,

kondensor, pipa kapiler dan evaporator, dengan menggunakan fluida kerja

Refrigerant. Diagram p-h dan T-s untuk siklus kompresi uap digambarkan

pada gambar 2.11 dan 2.12


14

Gambar 2.11 Siklus kompresi uap pada diagram p-h

Gambar 2.12 Siklus kompresi uap pada diagram T-s

s

Win

T

Qout

Qin 4

3

3a 2a 2

1a

1

1a 4

h

2a

Qin

h3 = h4 h1 h2

2

Win

1

Qout 3 3a

P

P1

P2

Proses pendinginan lanjut

Proses penurunan

suhu

Proses pemanasan

lanjut

Proses pendidihan

Proses pengembunan


15

Proses kompresi uap pada skema, P-h dan T-s diagram dapat dijelaskan

sebagai berikut :

a) Proses 1-2 adalah proses kompresi.

Sebelum terjadinya proses kompresi, refrigeran berupa gas panas lanjut

bertekanan rendah. Ketika terjadinya proses kompresi, kompresor menaikkan

tekanan refrigeran sehingga refrigeran menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi

dan temperatur refrigeran menjadi naik. Proses kompresi berjalan secara

isentropis adiabatis, proses kompresi memerlukan sumber tenaga listrik untuk

menggerakkan kompresor dari luar.

b) Proses (2-2a) adalah proses penurunan suhu refrigeran.

Proses ini berlangsung di kondensor. Penurunan temperatur refrigeran pada

tekanan tinggi mengakibatkan fase uap refrigeran mencapai titik uap jenuh.

Ketika proses ini berlangsung tekanan refrigeran tetap. Penurunan suhu di

sebabkan karna adanya kalor yang berpindah dari rerigeran ke lingkungan sekitar

kondensor, suhu kondensor lebih tinggi dibandingkan suhu lingkungan, itulah

sebabnya kalor dapat mengalir

c) Pada proses (2a-3a) adalah proses kondensasi.

Proses kondensasi berlangsung ketika refrigeran berada di kondensor. Proses

kondensasi ini terjadi karena adanya pelepasan kalor ke lingkungan luar. Suhu

refrigran lebih tinggi dari suhu lingkungan luar, sehingga kalor pada refrigeran

mengalir ke lingkungan luar. Selama proses ini berlangsung tekanan dan suhu


16

refrigeran tetap. Pada proses kondensasi ini fase refrigeran berubah dari fase uap

menjadi fase cair. Kalor yang dilepas merupakan kalor laten pengembunan.

d) Pada proses (3a-3) adalah proses pendinginan lanjut.

Terjadi pelepasan kalor setelah proses kondensasi (pengembunan), sehingga

suhu refrigeran semakin turun dari suhu kondensasi. Ketika proses ini kondisi

refrigeran berubah dari cair jenuh menjadi fase cair lanjut dan belangsung pada

tekanan yang tetap.

e) Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan.

Proses penurunan tekanan berlangsung di pipa kapiler dan mengakibatkan

suhu refrigeran menjadi sangat rendah dari suhu hasil pendinginan lanjut. Kondisi

refrigeran berubah bentuk dari fase cair menjadi fase campuran (uap+cairan)

akibat dari penurunan tekanan dan penurunan suhu refrigeran. Proses ini

berlangsung pada entalpi yang tetap.

f) Proses (4-1a) merupakan proses penguapan.

Pada proses ini terjadi perubahan fase refrigeran dari campuran (uap+cairan)

menjadi uap jenuh. Kalor yang dipergunakan untuk merubah fase diambil dari

lingkungan sekitar evaporator. Suhu refrigeran saat berada di evaporator lebih

rendah dari suhu lingkungan di sekitar evaporator, sehingga kalor di lingkungan

evaporator mengalir ke refrigeran. Proses ini berjalan pada tekanan yang tetap dan

suhu yang sama.


17

g) Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut.

Pada proses ini suhu refrigeran meningkat dari suhu evaporasi (penguapan),

sehingga fase refrigeran berubah dari jenuh uap menjadi uap panas lanjut. Proses

pemanasan lanjut ini berlangsung pada tekanan yang tetap.

Gambar 2.13 P-h diagram refrigeran 134a

2.1.4 Rumus-Rumus Perhitungan

Dalam analisa unjuk kerja mesin pendingin diperlukan persamaan-persamaan

yang di pergunakan untuk menghitung : (a) menghitung kerja kompresor per

satuan massa refrigeran, (b) menghitung kalor yang dilepas kondensor per satuan


18

massa refrigeran, (c) menghitung kalor yang diserap evaporator per satuan massa

refrigeran, (d) dan mesin pendingin laju aliran massa

refrigeran, (e) menghitung laju aliran massa refrigeran dan efisiensi mesin

pendingin.

a. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ).

Kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan

Persamaan :

= , (2.1)

dengan adalah kerja kompresor per satuan massa refrigeran, adalah entalpi

refrigeran masuk ke kompresor, adalah entalpi refrigeran keluar dari

kompresor.

b. Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran ( ).

Besar kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan Persamaan :

= , (2.2)

dengan adalah kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigerant,

adalah entalpi refrigeran masuk ke kondensor, adalah entalpi refrigeran

keluar dari kondensor.


19

c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ( ).

Besar kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran dapat


= , (2.3)

dengan adalah kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran,

adalah entalpi refrigeran keluar dari evaporator, adalah entalpi refrigeran saat

masuk evaporator.

d. mesin pendingin dan mesin pendingin.

atau (Coefficient Of Performance) aktual mesin pendingin adalah

perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang

diperlukan untuk menggerakkan kompresor. mesin pendingin dapat


=

, (2.5)

dengan adalah Koefisien prestasi aktual mesin pendingin, adalah

kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran, adalah kerja

kompresor per satuan massa refrigeran, adalah entalpi refrigeran keluar dari

evaporator, adalah entalpi refrigeran masuk ke kondenser, adalah entalpi

refrigeran keluar dari pipa kapiler.


20

mesin pendingin merupakan COP (Coefficient Of Performance)

maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin. COPideal mesin pendingin dapat


=

, (2.6)

dengan adalah koefisien prestasi ideal mesin pendingin, adalah suhu

evaporator, adalah suhu kondensor.

e. Menghitung Laju aliran massa refrigeran (ṁ) dan Efisiensi mesin

pendingin (η).

Laju aliran massa refrigeran pada mesin pendingin dapat dihitung dengan

Persamaan :

ṁ =

= (V.I/1000) / , (2.4)

dengan ṁ adalah laju aliran massa refrigeran, W adalah kerja kompresor per

satuan waktu, V adalah besar tegangan listrik yang digunakan kompresor, I adalah

besar arus listrik yang digunakan kompresor, adalah kerja kompresor per

satuan massa refrigeran.

Efisiensi mesin pendingin dapat dihitung dengan Persamaan :

η =

x 100 % , (2.7)


21

dengan η adalah Efisiensi mesin pendingin, adalah koefisien prestasi

aktual dari mesin pendingin, adalah koefisien prestasi ideal dari mesin

pendingin

2.2 Tinjauan Pustaka

Akintunde (2004), meneliti performa R-12 dan R134a didalam pipa kapiler

sebanyak 58 pipa kapiler yang berbeda. Diperoleh bahwa pipa kapiler dengan

panjang 2,03 m, diameter kurang dari 1,1 mm dan diameter koil kurang dari 1000

mm dapat digunakan untuk sistem pendingin skala kecil antara 8 sampai 12 kW.

Hasil lain di peroleh bahwa laju aliran refrigeran berkurang seiring pengecilan

diameter koil.

Basri (2007), melakukan penelitian pada pipa kapiler mesin pendingin untuk

mendapatkan karakteristikhidraulik dan termal aliran dua fase refrigeran 134a,

yaitu koefisien gesek dan bilangan nusselt. Untuk mendapatkan aliran 2 fase

secara nyata, digunakan pemanas atau heater pada pipa kapiler sehingga kualitas

uap refrigeran yang keluar lebih besar. Namun penelitian ini tidak mengkaji efek

pemasangan heater ini terhadap performa sitem pendingin yang digunakan.

Anwar (2010), meneliti tentang efek beban pendinginan terhadap performa

sistem pendingin. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa dengan menambah

beban pendingin yaitu lampu didalam cold box atau ruang pendingin

mempengaruhi waktu pendinginan. Yaitu waktu pendinginan semakin lama untuk

setiap peningkatan beban pendingin bila di bandingkan dengan tanpa beban atau

tanpa lampu di cold box. Serta kenaikan refrigerasi terjadi seiring penambahan

beban pendingin.

Dwinanda (2011), melakukan penelitian analisis pengaruh bentuk lekukan

pipa kapiler pada refrigerator. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh

bentuk lekukan pipa kapiler pada refrigerator. Penelitian ini menggunakan metode

studi pustaka dan studi lapangan. Penelitian ini juga menyajikan daftar alat serta


22

bahan yang dipergunakan untuk membuat refrigerator. Hasil dari percobaan ketiga

pipa kapiler tersebut, yang menghasilkan suhu dingin terendah dan COP terbesar

adalah yang diberi lekukan spiral.


23

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1. Persiapan Komponen Utama Mesin Pendingin

Komponen yang digunakan pada penelitian ini meliputi : kompresor,

kondensor filter, pipa kapiler, fan, evaporator dan refrigeran.

a. Kompresor.

Kompresor merupakan unit mesin pendingin yang berfungsi untuk menaikkan

tekanan dan mensirkulasikan refrigeran di dalam unit mesin pendingin tersebut.

Gambar 3.1 Kompresor Hermatik

Jenis kompresor : Torak

Seri compressor : Model AQAW77X

Voltase : 220-240 V

Daya kompresor : 1/5 HP


24

b. Kondensor.

Kondensor merupakan suatu alat yang digunakan untuk membuang panas

refrigeran di dalam sistem mesin pendingin.

Gambar 3.2 Kondensor 12 U

Panjang kondensor : 92,5 cm

Diameter pipa : 4,8 mm

Bahan pipa : Baja

Bahan sirip : Baja

Diameter sirip : 1,2 mm

Jumlah sirip : 92 sirip

Jumlah U : 12 U

c. Filter.

Filter berfungsi untuk menyaring kotoran yang dibawah oleh refrigeran,

sehingga ketika masuk ke pipa kapiler refrigeran dapat mengalir dengan baik.


25

Gambar 3.3 Filter

Bahan filter : Tembaga

Diameter filter : 19 mm

Panjang filter : 88 mm

d. Pipa Kapiler.

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan dari tekanan tinggi ke

rendah, proses penurunan terjadi karena diameter pipa yang kecil.

Gambar 3.4 Pipa kapiler

Bahan pipa kapiler : Tembaga

Panjang pipa kapiler : 200 cm

Diameter pipa kapiler :0,028 inch


26

e. Evaporator.

Evaporator berfungsi untuk menguapkan freon, untuk merubah fase dari cair

menjadi gas. Untuk mengubah fase dari cair menjadi gas ini diperlukan kalor yang

diambil dari lingkungan evaporator tersebut.

Gambar 3.5 Evaporator

Panjang evaporator : 14 cm

Lebar evaporator : 19 cm

Diameter pipa : 8,5 mm

Bahan evaporator : Alumunium

Bahan sirip : Baja

Jumlah sirip : 362 sirip

Jenis evaporator : Bersirip

f. Freon / Refrigeran.

Adalah sejenis gas yang digunakan sebagai pendingin. Freon yang di

pergunakan berjenis R-134 a.


27

Gambar 3.6 Freon/Ferigeran R-134a

3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin Buah

Dalam pembuatan mesin pendingin digunakan beberapa peralatan pendukung

diantaranya:

a. Pemotong Pipa (Tubbing cutter).

Pemotong Pipa (Tubbing cutter) fungsinya untuk memotong pipa tembaga

pada mesin pendingin potongan yang dihasilkan biasa dan kotorannya lebih

sedikit, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Pemotong Pipa (Tubbing cutter)

Sumber: (http://www.indonetwork.co.id)


http://www.indonetwork.co.id/

28

b. Pelebar Pipa (Tube expander).

Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan pada ujung pipa tembaga agar

mempermudah proses penyambungan pipa dan pengelasan, lebih jelasnya

ditunjukan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Pelebar Pipa (Tube expander)

Sumber: (http://affordabletool.com/)

c. Tang.

Tang adalah alat yang digunakan untuk menahan pipa pada saat pengelasan,

lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Tang

Sumber: (http://pixabay.com)


http://affordabletool.com/

http://pixabay.com/

29

d. Alat Las.

Fungsi alat las untuk menyambungkan pipa-pipa pada mesin pendingin, hasil

dari penyambungan pipa harus bagus agar tidak terjadi kebocoran, lebih jelasnya


Gambar 3.10 Alat Las

e. Bahan Las.

Bahan las yang digunakan pada pipa-pipa mesin pendingin adalah perak dan

borak. Untuk bahan borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan

besi. Penggunaan bahan tambah dikarenakan pada proses pengelasan tembaga

akan lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat dan kuningan/perak

sebagai bahan tambah, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Bahan Las


30

f. Pompa Vakum.

Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem

pendinginan sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi

seperti udara dan uap air. Proses ini dilakukan agar tidak mengganggu kerja mesin

pendingin saat di operasikan, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Pompa Vakum

Sumber: (www.indonetwork.co.id)

g. Kunci L.

Kunci L digunakan untuk membuka dan menutup kran pada kulkas, yang

fungsinya untuk merubah jalan aliran fluida sesuai karakteristik pipa kapiler yang

diinginkan, lebih jelasnya ditunjukan pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Kunci L


http://www.indonetwork.co.id/

31

h. Thermostat.

Adalah alat yang digunakan untuk mengatur suhu evaporator pada suhu 12,5-

1,5°C. Jika suhu yang diinginkan telah tercapai, maka kompresor akan mati,

seperti Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Thermostat

i. Metil.

Metil merupakan cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran

pipa. Penggunaan cairan sebanyak satu tutup botol metil, seperti ditunjukan pada

Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Metil

(sumber : www. anugerahindustri.blogspot.com)


http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw&url=http://anugerahsidoarjo.blogspot.com/2013/01/metil-thawzone.html&ei=GR1ZVOmaFsHCmQXNtoHIBw&psig=AFQjCNEhaowVYp2gP0Namm1JNNDDYPW6lw&ust=1415212697441944

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw&url=http://anugerahsidoarjo.blogspot.com/2013/01/metil-thawzone.html&ei=GR1ZVOmaFsHCmQXNtoHIBw&psig=AFQjCNEhaowVYp2gP0Namm1JNNDDYPW6lw&ust=1415212697441944

32

j. Manifold gauge.

Manifold gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem

pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroprasi, seperti


Gambar 3.16 Manifold gauge.

k. Kotak Gabus.

Kotak gabus berfungsi sebagai tempat pendinginan. Kotak berbahan gabus

digunakan karena bahan gabus memiliki nilai konduktivitas yang rendah sehingga

kalor dari lingkungan luar tidak dapat masuk dengan cepat ke dalam ruangan

pendinginan, seperti ditunjukan pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Kotak gabus


33

l. Fan (kipas).

Fan (kipas) berfungsi untuk menghembuskan udara dingin dari ruangan

evaporator ke ruangan pendinginan. Pada penelitian ini menggunakan fan DC,

bertegangan 12V dan berarus 0,23A, seperti ditunjukan pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Fan (kipas)

3.3 Proses Pembuatan Mesin Pendingin Buah

3.3.1 Pembuatan Mesin Pendingin Buah

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan mesin

pendingin Buah yaitu :

a. Mempersiapkan meja kayu yang berfungsi sebagai dudukan mesin pendingin

buah.

Gambar 3.19 Meja kayu


34

b. Memasangkan kotak gabus pada permukaan meja.

Gambar 3.20 Kotak gabus pada meja

c. Memasang kompresor dengan daya 1/5 HP dan pasangkan baut pada meja.

Gambar 3.21 Letak kompresor

d. Menetapkan kondensor pada bagian samping meja.

Gambar 3.22 Pemasangan kondensor pada meja


35

e. Memasang evaporator di dalam kotak gabus.

.

Gambar 3.23 Letak Evaporator pada kotak gabus

f. Pada kotak gabus antara ruangan evaporator dan ruangan pendinginan diberi

sekat dengan gabus.

Gambar 3.24 Sekat pada kotak gabus

g. Memasang thermostat pada sisi samping meja kayu, dan persiapkan juga kabel

yang terhubung antara thermostat dengan kompresor.

Gambar 3.25 Letak thermostat pada meja


36

h. Melas lubang masuk filter dengan kondensor

Gambar 3.26 Sambungan filter dengan pipa keluar kondensor

i. Melas pipa kapiler dengan evaporator.

j. Melas pipa hisap kompresor dengan pipa keluar evaporator.

k. Pasangkan dan las potongan pipa kapiler dengan panjang kira-kira 10 cm pada

lubang keluar filter.

Gambar 3.27 Potongan pipa kapiler pada lubang keluar filter

l. Memasang adaptor pada meja kayu dengan menggunakan baut. Kemudian

sambungkan kabel in adaptor pada overload kompresor.


37

Gambar 3.28 Letak adaptor pada meja

m. Memasang fan (kipas) pada sekat gabus antara ruangan evaporator dan

ruangan pendinginan, lalu sambungkan kabel kipas dengan kabel out adaptor.

3.3.2 Proses Pemvakuman dan Pemetialan

Agar mesin pendingin dapat digunakan, perlu dilakukan dan dibutuhkan

beberapa proses, yaitu proses pemetilan dan pemvakuman. Langkah-langkah

tersebut yaitu:

a. Pengisian Metil

Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang / dilas pada evaporator,

dengan langkah-langkah sebagai berikut :

a. Menghidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut.

b. Menuang metil kira-kira 1 tutup botol metil.

c. Meletakkan tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, yang kemudian

akan dihisap oleh pipa kapiler tersebut untuk membersihkan atau memastikan

bahwa tidak ada kotoran yang tersumbat di dalam pipa kapiler.

d. Mematikan kompresor dan melas ujung pipa kapiler pada lubang out filter.


38

b. Pemvakuman

Merupakan proses untuk menghilangkan udara yang terjebak dalam

rangkaian, dengan cara :

a. Mempersiapkan manifold terlebih dahulu, dengan 1 selang yang berwarna biru

( low pressure), yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya, dan 1

selang berwarna merah ( high pressure ), yang dipasang pada tabung freon.

b. Pada saat pemvakuman, kran manifold terbuka, dan kran tabung freon

tertutup.

c. Kemudian menyalakan kompresor, dan secara otomatis udara yang terjebak

dalam rangkaian akan keluar lewat potongan pipa kapiler pada yang telah

dilas dengan lubang out filter.

d. Memastikan bahwa udara yang terjebak telah habis dengan cara menggunakan

korek api yang dinyalakan dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler.

e. Jarum pressure gauge menunjukan angka yang negatif (secara maksimal).

f. Melas ujung potongan pipa kapiler tersebut.

3.3.3 Proses Pengisian Refrigeran 134a

Beberapa tahap cara pengisian refrigeran pada mesin pendingin sebagai

berikut :

a. Persiapkan manifold gauge berserta selang merah dan biru, refrigeran 134a,

pentil kompresor, dan clamp meter.

b. Pasang pentil di bagian pipa pengisian refrigeran pada kompresor.

c. Pasang selang manifold berwarna merah pada pentil pengisian refrigeran

pada kompresor dan selang warna biru pada tabung refrigeran 134a.


39

d. Setelah semua selang terpasang, buka penuh kran pada tabung refrigeran.

e. Ketika proses pengisian refrigeran, kompresor harus dalam keadaan hidup

dan tekanan harus di bawah 0 s/d -30 psi yang sebelumnya telah divakum

terlebih dahulu.

f. Kemudian pasang tang ampere pada salah satu kabel yang menuju overload

kompresor dan pada umumnya angka menunjukan dibawah arus yang

terdapat pada spesifikasi kompresor, misalnya pada 0,90 A sebelum di isi

refrigeran sekitar 0,4 A.

g. Buka keran manifold warna biru secara perlahan-lahan jangan sampai

melebihi 10 psi.

h. Setelah angka tekanan sudah menunjukkan 10 psi dan pada clamp meter

sudah menunjukan angka yang sesuai pada spesifikasi kompresor tersebut

misal 0,9 A berarti refrigeran telah selesai diisi dan tutup semua keran pada

manifold.

i. Bila terjadi bunga es pada pipa evaporator, maka refrigeran telah bekerja

dengan baik.

j. Setelah refrigeran telah terisi ke dalam sistem kemudian matikan komperesor.

k. Kemudian tutup, lepaskan selang manifold dan tutup penutup pentil

kompresor.


40

3.3.4 Uji Coba

Mesin pendingin yang telah selesai dibuat perlu diuji untuk mendapatkan

informasi apakah mesin pendingin telah benar-benar dapat bekerja dengan baik

atau belum. Bila mesin pendingin dalam keadaan baik berati mesin pendingin

tidak mengalami kebocoran atau kebuntuan, tetapi bila mesin pendingin dalam

keadaan tidak baik berarti mesin pendingin mengalami kebocoran atau kebuntuan

dan menghasilkan suhu kerja evaporator dan kondensor tidak seperti yang

diinginkan. Jika mesin pendingin belum dapat bekerja dengan baik, maka mesin

pendingin perlu dibenahi atau dibetulkan dahulu, jika mesin pendingin sudah

dapat bekerja dengan baik maka pengambilan data penelitian dapat dilakukan.


41

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Alur Penelitian

Diagram alur pada Gambar 4.1 merupakan tahap pembuatan mesin pendingin

buah dan penelitiannya :

Gambar 4.1 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin pendingin.

Baik

Tidak Baik

Mulai

Perancangan Mesin Pendingin

Pemvakuman dan Pemetilan Mesin Pendingin

Persiapan dan Penyambungan Komponen-Komponen Mesin Pendingin

Pengisian Refrigeran 134a

Uji Coba

Pengambilan Data , , , , , , V, I

Pengolahan Data , , , , , Laju aliran massa

refrigeran (ṁ), Efisiensi mesin pendingin (η), Pembahasan dan Kesimpulan.

Selesai

Penggambaran Siklus Kompresi Uap Pada P-h Diagram,

Diperoleh , , , , , dan


42

Pada penelitian mesin pendingin buah ini menggunakan beban pendingin buah

apel sebanyak 12 biji dengan berat 2 kg. Proses penelitian berlangsung selama 90

menit dan dilakukan sebanyak 5 kali pengambilan data, dengan hari yang berbeda.

4.2 Obyek yang Diteliti

Obyek yang diteliti adalah mesin pendingin buah. Gambar 4.2

memperlihatkan mesin pendingin buah yang dijadikan obyek yang diteliti pada

penelitian ini.

Gambar 4.2 Mesin pendingin buah


43

4.3 Skematik Alat Penelitian

Untuk mengambil data-data pada penelitian diperlukan alat ukur tekanan, alat

ukur suhu, multimeter dan clamp meter (tang ampere). Posisi-posisi pengambilan

data dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Skematik alat penelitian

Keterangan alat bantu penelitian pada Gambar 4.3 sebagai berikut :

a. Termokopel dan alat penampil suhu digital ( )

Termokopel dan alat penampil suhu digital ( ) berfungsi untuk mengukur

suhu refrigeran masuk kompresor.

b. Termokopel dan alat penampil suhu digital ( )

Termometer dan alat penampil suhu digital ( ) berfungsi untuk mengukur

suhu refrigeran keluar kondensor.

Kotak gabus

Kondensor

Evaporator

Kompresor

Pipa kapiler

filter

P1

P2 P3

P4

T1

T3

Fan

Clamp meter

Multimeter

Termokopel

Tbeban

Beban pendingin


44

c. Termokopel dan alat penampil suhu digital ( )

Termokopel dan alat penampil suhu digital ( ) berfungsi untuk mengukur

suhu beban pendinginan.

d. Pressure gauge ( )

Pressure gauge ( ) berfungsi untuk mengukur tekanan rendah refrigeran

masuk kompresor.

e. Pressure gauge ( )

Pressure gauge ( ) berfungsi untuk mengukur tekanan tinggi refrigeran

keluar kompresor.

f. Pressure gauge ( )

Pressure gauge ( ) berfungsi untuk mengukur tekanan tinggi refrigeran

masuk pipa kapiler.

g. Pressure gauge ( )

Pressure gauge ( ) berfungsi untuk mengukur tekanan rendah refrigeran

keluar pipa kapiler.

h. Multimeter

Multimeter berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik yang digunakan

kompresor untuk melakukan kerja.

i. Clamp meter (tang ampere)

Clamp meter (tang ampere) berfungsi untuk mengukur besar arus listrik yang

digunakan kompresor untuk melakukan kerja.


45

4.4 Alat Bantu Penelitian

Pada penelitian ini menggunakan alat bantu yang berfungsi untuk membantu

memperoleh data. Beberapa alat bantu yang digunakan pada penelitian ini yaitu :

a. Termokopel dan Penampil Suhu Digital Termokopel

Termokopel dan alat penampil suhu digital berfungsi untuk mengukur suhu

pada saat pengujian. Cara penggunaanya yaitu dengan menempelkan ujung

termokopel pada bagian yang akan diukur.

Gambar 4.4. Termokopel

(sumber : www.elektronikautis.blogspot.com)

Gambar 4.5 Alat penampil suhu digital

(sumber : www. indo-digital.com)


http://1.bp.blogspot.com/-ZZN7QQaUT88/UaI5YzEFb4I/AAAAAAAAAH8/TL0BtShSdt4/s1600/IMG_0223.JPG

http://indo-digital.com/wp-content/uploads/2013/10/Digital-Thermometer-DM6802B.jpg

http://1.bp.blogspot.com/-ZZN7QQaUT88/UaI5YzEFb4I/AAAAAAAAAH8/TL0BtShSdt4/s1600/IMG_0223.JPG

http://indo-digital.com/wp-content/uploads/2013/10/Digital-Thermometer-DM6802B.jpg

46

b. Pressure Gauge

Pada penelitian ini pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan

refrigeran masuk kompresor, keluar kompresor, masuk pipa kapiler dan keluar

pipa kapiler.

Gambar 4.6 Pressure gauge

c. Multimeter

Pada penelitian ini multimeter digunakan untuk mengukur besar tegangan

listrik kompresor saat pengambilan data.

Gambar 4.7 Multimeter

(sumber : www.rapidonline.com)


http://www.rapidonline.com/

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw4PQ&url=http://www.rapidonline.com/test-measurement/digital-multimeter-20-function-with-thermocouple-304424&ei=j9tdVIvzCdKJuwSJt4C4Cg&psig=AFQjCNF8dl4Hb5mP21U27Gnbg8Vj91WHww&ust=1415523599293606

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw4PQ&url=http://www.rapidonline.com/test-measurement/digital-multimeter-20-function-with-thermocouple-304424&ei=j9tdVIvzCdKJuwSJt4C4Cg&psig=AFQjCNF8dl4Hb5mP21U27Gnbg8Vj91WHww&ust=1415523599293606

47

d. Clamp meter (tang ampere)

Pada penelitian ini clamp meter (tang ampere) digunakan untuk mengukur

besar arus listrik kompresor saat pengambilan data.

Gambar 4.8 Clamp meter (tang ampere)

(sumber : www.kpindo.com)

e. Stopwatch

Pada penelitian ini stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pada saat

proses pengambilan data.

Gambar 4.9 Stopwatch

(sumber : www.sperdirect.com)


http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjB0&url=http%3A%2F%2Fwww.kpindo.com%2Ftempl%2Fdamai%2Findex.php%3Fkpindo%3D5%26idb%3D1447%26content%3D2481&ei=_t1dVMbEKZSGuASSs4CADg&psig=AFQjCNHUHQJD0QM72sEidM4Q5Nt2Rl_ohg&ust=1415524222812232

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw&url=http://www.kpindo.com/templ/damai/index.php?kpindo=5&idb=1447&content=2481&ei=_t1dVMbEKZSGuASSs4CADg&psig=AFQjCNHUHQJD0QM72sEidM4Q5Nt2Rl_ohg&ust=1415524222812232

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw&url=http://www.sperdirect.com/large-display-water-resistant-stopwatch-184-prd1.htm&ei=QdpdVMHiN4LGuATbooGIAQ&psig=AFQjCNEJNaAd0j8bDHAf8S9LH614XiuaEQ&ust=1415523266054556

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw&url=http://www.kpindo.com/templ/damai/index.php?kpindo=5&idb=1447&content=2481&ei=_t1dVMbEKZSGuASSs4CADg&psig=AFQjCNHUHQJD0QM72sEidM4Q5Nt2Rl_ohg&ust=1415524222812232

http://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAgQjRw&url=http://www.sperdirect.com/large-display-water-resistant-stopwatch-184-prd1.htm&ei=QdpdVMHiN4LGuATbooGIAQ&psig=AFQjCNEJNaAd0j8bDHAf8S9LH614XiuaEQ&ust=1415523266054556

48

f. Pemanas air

Pemanas air digunakan untuk memanaskan air hingga suhu 100C pada

tekanan 1atm. Kemudian air yang telah dididihkan tersebut, digunakan untuk

membantu proses kalibrasi termokopel. Kalibrasi bertujuan untuk menyamakan

hasil pengukuran suhu beberapa termokopel.

4.5 Cara Mendapatkan Data

Data-data penelitian di peroleh dari hasil pengukuran alat ukur yang dipasang

pada mesin pendingin buah. Cara yang dilakukan untuk mendapatkan data pada

penelitian dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

a. Menyiapkan peralatan pendukung pengambilan data.

b. Memastikan bahwa termokopel yang digunakan sudah dikalibrasi.

c. Membuka kran pada pipa kapiler yang akan diuji, agar refrigeran dapat

mengalir dalam sistem mesin pendingin.

d. Menempelkan kabel termokopel pada beban pendingin, pipa masuk

kompresor dan pipa keluar kondensor.

e. Menempelkan kabel multi meter pada overload kompresor.

f. Mengaitkan clamp meter pada overload kompresor

g. Menyalakan mesin pendingin buah setelah langkah a, b, c, d, e dan f

dilakukan.

h. Pencatatan dalam pengambilan data yaitu :

: Suhu refrigeran saat masuk kompresor, (°C)

: Suhu refrigeran saat keluar kondensor, (°C)


49

: Suhu beban pendinginan, (°C)

: Tekanan rendah refrigeran masuk kompresor, (psi)

: Tekanan tinggi refrigeran keluar kompresor, (psi)

: Tekanan tinggi refrigeran masuk pipa kapiler, (psi)

: Tekanan rendah refrigeran keluar pipa kapiler, (psi)

V : Besar tegangan listrik untuk kerja kompresor, (Volt)

I : Besar arus listrik untuk kerja kompresor, (Ampere)

Proses pengambilan data diambil setiap 15 menit dengan total waktu selama

90 menit. Tabel 4.1. menyajikan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data.

Tabel 4.1. Tabel pengambilan data

No Waktu (t)

(Menit)

Tekanan (psi) Suhu (°C) Tegangan

(V)

Arus

(I)

1 15

2 30

3 45

4 60

5 75

6 90


50

Gambar 4.10 Proses pengambilan data

4.6 Cara Mengolah Data dan Pembahasan

Cara yang digunakan untuk mengolah data serta pembahasan dengan beberapa

cara yaitu :

a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukan dalam tabel ( , , , , ,

, , V, I) dan dihitung rata-rata dari percobaan 1, 2, 3, 4, 5 dan 6.

b. Setelah diperoleh data rata-rata, kemudian digambarkan siklus kompresi uap

pada P-h diagram.

c. Berdasarkan hasil gambar siklus kompresi uap pada P-h diagram ditentukan

entalpi ( , , , ), suhu kondensor dan suhu evaporator.


51

Gambar 4.11 Penggunaan P-h diagram

d. Setelah entalpi diketahui, entalpi digunakan untuk mengetahui karakteristik

dari mesin pendingin buah dengan cara menghitung kerja kompresor per

satuan massa refrigeran, kalor yang dilepas kondensor per satuan massa

refrigeran, kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran, laju

aliran massa refrigeran, , dan efisiensi dari mesin

pendingin buah tersebut.

e. Untuk memudahkan pembahasan, hasil-hasil perhitungan untuk karakteristik

mesin pendingin buah digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan

terhadap grafik dengan mengacu juga pada tujuan penelitian.

1

2 3

4


52

BAB V

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil Penelitian

Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap mesin pendingin buah,

diperoleh hasil nilai rata-rata tekanan refrigeran masuk kompresor dan keluar pipa

kapiler

, tekanan refrigeran keluar kompresor dan keluar kondensor

, suhu refrigeran masuk kompresor ( ), suhu refrigeran keluar kondensor

( ), besar tegangan listrik untuk kerja kompresor (V), dan besar arus listrik untuk

kerja kompresor (I). Pada Tabel 5.2 menyajikan nilai rata-rata tekanan refrigeran

masuk kompresor dan keluar pipa kapiler

, tekanan refrigeran keluar

kompresor dan keluar kondensor

, suhu refrigeran masuk kompresor ( ),

suhu refrigeran keluar kondensor ( ), besar tegangan listrik untuk kerja

kompresor (V), dan besar arus listrik untuk kerja kompresor (I).

Tabel 5.1 Data hasil penelitian tekanan , , V, dan I

No

Waktu

(t)

(Menit)

Tekanan (Psi) Suhu (°C) Tegangan

V

(Volt)

Arus I (Ampere)

1 15 3 169 169 5,4 -12,6 42,6 27 211,6 0,86

2 30 3,4 171 171 5,2 -13,7 43,3 21,1 211,4 0,85

3 45 3,2 170 170 5,2 -13,5 42,6 15,1 211 0,86

4 60 3,2 171 171 5 -14 43,1 10,2 209,2 0,86

5 75 3 171,6 171,6 5 -14,6 43,1 6,4 208,2 0,86

6 90 3,2 172,8 172,8 4,8 -15,2 43,4 4 207,6 0,84


53

Tabel 5.2 Nilai rata-rata data tekanan , , V, dan I

No Waktu t

(menit)

Tekanan (MPa) Suhu (°C) Tegangan

V

(Volt)

Arus I

(Ampere)

1 15 0,13 1,26 -12,6 42,6 27 211,6 0,86

2 30 0,13 1,28 -13,7 43,3 21,1 211,4 0,85

3 45 0,13 1,27 -13,5 42,9 15,1 211 0,86

4 60 0,12 1,28 -14 43,1 10,2 209,2 0,86

5 75 0,12 1,28 -14,6 43,1 6,4 208,2 0,86

6 90 0,12 1,28 -15,2 43,4 4 207,6 0,84

Keterangan Tabel 5.2 :

= Tekanan refrigeran masuk kompresor (MPa).

= Tekanan refrigeran keluar pipa kapiler (MPa).

= Tekanan refrigeran keluar kompresor (MPa).

= Tekanan refrigeran masuk pipa kapiler (MPa).

= Suhu refrigeran masuk kompresor (C).

= Suhu refrigeran keluar kondensor (C).

V = Besar tegangan listrik untuk kerja kompresor (Volt).

I = Besar arus listrik untuk kerja kompresor (Ampere).

Tekanan yang dicantumkan dalam Tabel 5.2 adalah tekanan absolut,

tekanan di konversi dari Psi ke MPa dan ditambah tekanan Atm.

1 Psi = 0,006894 MPa

1 atm = 0,10135 MPa


54

1 Pa = 0,000145 Psi

1 Psi = 0,000145037 Pa

1 kPa = 1000 Pa

1 MPa = 0,001 Pa

Dari hasil menggambar siklus kompresi uap pada P-h diagram, maka

diperoleh nilai entalpi ( , , , ), suhu evaporator ( ) dan suhu kondensor

(Tc). Pada Tabel 5.3 menyajikan nilai entalpi (h1, h2, h3, h4), suhu evaporator ( )

dan suhu kondensor ( ).

Tabel 5.3 Nilai entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor

No Waktu t

(menit)

Entalpi (kJ/kg) Suhu (°C)

1 15 394 447 259 259 -23 46

2 30 393 446 258 258 -24 47

3 45 392 446 258 258 -23 47

4 60 395 448 257 257 -24 47

5 75 395 445 260 260 -23 46

6 90 396 446 259 259 -23 46

Keterangan Tabel 5.3 :

dan = Diperoleh dari P-h diagram


55

5.2 Perhitungan dan pengolahan data

a. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ).

Kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ) dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.1). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai

diambil pada menit ke 90 hasilnya adalah sebagai berikut :

= –

= (446-396) kJ/kg

= 50 kJ/kg

Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada table

5.4.

Tabel 5.4 Nilai

No Waktu t

(menit)

Entalpi (kJ/kg) (kJ/kg)

1 15 447 394 53

2 30 446 393 53

3 45 446 392 54

4 60 448 395 53

5 75 445 395 50

6 90 446 396 50

Dari Tabel 5.4 nilai dari waktu ke waktu dapat disajikan dalam bentuk

grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.1.


56

Gambar 5.1 dari waktu ke waktu

b. Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran ( ).

Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran ( ) dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2). Sebagai contoh perhitungan

untuk mencari nilai diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai

berikut :

= –

= (446-259) kJ/kg

= 187 kJ/kg


5.5.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

15 30 45 60 75 90

Win

(kJ/

kg)

Waktu t (menit)


57

Tabel 5.5 Nilai

No Waktu t

(menit)

Entalpi (kJ/kg)

(kJ/kg)

1 15 447 259 188

2 30 446 258 188

3 45 446 258 188

4 60 448 257 191

5 75 445 260 185

6 90 446 259 187




0

100

200

300

400

500

15 30 45 60 75 90

Qo

ut (k

J/kg

)

Waktu t (menit)


58

c. Kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran ( ).

Kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran ( ) dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3). Sebagai contoh perhitungan

untuk mencari nilai diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai

berikut :

= –

= (396-259) kJ/kg

= 136 kJ/kg


5.6.

Tabel 5.6 Nilai

No Waktu t

(menit)

Entalpi (kJ/kg) (kJ/kg)

1 15 394 259 135

2 30 393 258 135

3 45 392 258 134

4 60 395 257 138

5 75 395 260 135

6 90 396 259 136




59


d. Koefisien prestasi aktual dan mesin pendingin.

Koefisien prestasi aktual ( ) mesin pendingin dapat dihitung dengan


diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai berikut :

=

=

= (136/50) = (396-259)/( 446-396) kJ/kg

= 2,72


5.8.

0

100

200

300

400

500

15 30 45 60 75 90

Qin

(kJ/

kg)

Waktu t (menit)


60

Tabel 5.8 Nilai mesin pendingin

No Waktu t

(menit)

(kJ/kg)

(kJ/kg)

1 15 135 53 2,54

2 30 135 53 2,54

3 45 135 54 2,48

4 60 138 53 2,60

5 75 135 50 2,70

6 90 136 50 2,72

Dari Tabel 5.8 nilai mesin pendingin dari waktu ke waktu dapat

disajikan dalam bentuk grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.5.

Gambar 5.4 mesin pendingin dari waktu ke waktu

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15 30 45 60 75 90

CO

Pak

tual

Waktu t (menit)


61

Koefisien prestasi ideal ( ) mesin pendingin dapat dihitung dengan



=

= (-23)+ 273/(46-(-23))

= 250/69

= 3,62


5.9.

Tabel 5.9 Nilai mesin pedingin

No Waktu t

(menit)

Suhu (K)

1 15 -23 46 3,62

2 30 -23 47 3,57

3 45 -23 47 3,57

4 60 -24 47 3,50

5 75 -23 46 3,62

6 90 -23 46 3,62

Dari Tabel 5.9 nilai mesin pendingin dari waktu ke waktu dapat



62

Gambar 5.5 mesin pendingin dari waktu ke waktu

e. Laju aliran massa refrigeran (ṁ) dan Efisiensi mesin pendingin (η).

Laju aliran massa refrigeran (ṁ) dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan (2.4). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai laju aliran

massa refrigeran (ṁ) diambil pada menit ke 90 yang hasilnya adalah sebagai

berikut :

ṁ =

= (V.I/1000) /

= (((207.0,84) / 1000) / 50) kg/detik

= ((174,38/1000) / 50) kg/detik

= (0,17438 / 50) kg/detik

= 0,003487 kg/detik

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15 30 45 60 75 90

CO

Pid

eal

Waktu t (menit)


63

Hasil semua perhitungan, dilakukan dengan cara yang sama, disajikan pada tabel

5.7.

Tabel 5.7 Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ)

No Waktu t

(menit)

Daya

(kJ/detik)

(kJ/kg)

ṁ

(kg/detik)

1 15 0,18197 53 0,00343

2 30 0,17969 53 0,00339

3 45 0,18146 54 0,00336

4 60 0,17974 53 0,00339

5 75 0,17905 50 0,00358

6 90 0,17438 50 0,00348

Dari Tabel 5.7 nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari waktu ke waktu

dapat disajikan dalam bentuk grafik yang hasilnya seperti tersaji pada Gambar 5.4.

Gambar 5.6 Laju aliran massa dari waktu ke waktu

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

15 30 45 60 75 90

ṁ (

kg/d

eti

k)

Waktu t (menit)


64

Efisiensi mesin pendingin () dapat dihitung dengan dengan menggunakan

persamaan (2.7). Sebagai contoh perhitungan untuk efisiensi mesin pendingin ()


=

x 100 %

= (2,72/3,62) x 100%

= 0,75 x 100%

= 75 %


5.10.

Tabel 5.10 Nilai efisiensi mesin pendingin ()

No Waktu t

(menit) η (%)

1 15 2,54 3,62 70

2 30 2,54 3,57 71

3 45 2,48 3,57 69

4 60 2,60 3,50 74

5 75 2,70 3,62 74

6 90 2,72 3,62 75

Dari Tabel 5.10 nilai efisiensi mesin pendingin () dari waktu ke waktu dapat



65

Gambar 5.7 Efisiensi mesin pendingin (%) dari waktu ke waktu

5.3 Pembahasan

Pada penelitian ini mesin pendingin buah dengan siklus kompresi uap telah

berhasil dibuat dan mampu bekerja dengan baik serta tidak bocor. Suhu

evaporator mesin pendingin mampu mencapai -23°C, lebih rendah dari suhu buah

yang akan di dinginkan. Suhu kerja kondensor dapat mencapai 49°C lebih tinggi

dari suhu lingkungan.

Hasil penelitian untuk kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ) dari

t = 0 s/d t = 90 menit disajikan pada Tabel 5.4 dan dalam bentuk grafik disajikan

pada Gambar 5.1. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a) Win terkecil 50

kJ/kg, (b) terbesar 54 kJ/kg, (c) rata-rata 52,16 kJ/kg. Kesimpulannya

kerja kompresor per satuan massa refrigeran rata-rata sebesar 52,16 kJ/kg.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

15 30 45 60 75 90

(

%)

Waktu t (menit)


66

Hasil penelitian untuk kalor yang dilepas kondensor per satuan massa

refrigeran ( ) dari t = 0 s/d t = 90 menit disajikan pada Tabel 5.5 dan dalam

bentuk grafik disajikan pada Gambar 5.2. Dari data yang didapat diperoleh

informasi (a) terkecil 185 kJ/kg, (b) terbesar 191 kJ/kg, (c) rata-

rata 187,83 kJ/kg. Kesimpulannya kalor yang dilepas kondensor per satuan massa

refrigeran rata-rata sebesar 187,83 kJ/kg.

Hasil penelitian untuk kalor yang diserap evaporator per satuan massa

refrigeran ( ) dari t = 0 s/d t = 90 menit disajikan pada Tabel 5.6 dan dalam

bentuk Grafik pada Gambar 5.3. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a)

terkecil 134 kJ/kg, (b) terbesar 138 kJ/kg, (c) rata-rata 135,50 kJ/kg.

Kesimpulannya kalor yang dapat diserap evaporator per satuan massa refrigeran

rata-rata sebesar 135,50 kJ/kg.

Hasil penelitian untuk koefisien prestasi aktual ( ) mesin pendingin

dari t = 0 s/d t = 90 menit disajikan pada Tabel 5.8 dan dalam bentuk grafik

disajikan pada Gambar 5.5. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a)

terkecil 2,48, (b) terbesar 2,72, (c) rata-rata 2,59.

Kesimpulannya koefisien prestasi aktual ( ) mesin pendingin rata-rata

sebesar 2,59.

Hasil penelitian untuk koefisien prestasi ideal ( ) mesin pendingin

dari t = 0 s/d t = 105 menit disajikan pada Tabel 5.9 dan dalam bentuk grafik

disajikan pada Gambar 5.6. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a)

terkecil 3,50, (b) terbesar 3,62, (c) rata-rata 3,58.


67

Kesimpulannya koefisien prestasi ideal ( ) mesin pendingin rata-rata

sebesar 3,58.

Hasil penelitian untuk laju aliran massa refrigeran (ṁ) dari t = 0 s/d t = 90

menit disajikan pada Tabel 5.7 dan dalam bentuk grafik disajikan pada Gambar

5.4. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a) ṁ terkecil 0,00336 kg/detik,

(b) ṁ terbesar 0,00358 kg/detik, (c) ṁ rata-rata 0,00343 kg/detik. Kesimpulannya

laju aliran massa refrigeran rata-rata sebesar 0,00343 kg/detik.

Hasil penelitian untuk efisiensi mesin pendingin () dari t = 0 s/d t = 105

menit disajikan pada Tabel 5.10 dan dalam bentuk grafik disajikan pada Gambar

5.7. Dari data yang didapat diperoleh informasi (a) terkecil 69 %, (b) terbesar

75 %, (c) rata-rata 72,16 %. Kesimpulannya untuk efisiensi mesin pendingin ()

rata-rata sebesar 72,16 %.

Besar kerja kompresor per satuan massa refrigeran, kalor yang dilepas

kondensor per satuan massa refrigeran, kalor yang diserap evaporator per satuan

massa refrigeran, laju aliran massa refrigeran, mesin pendingin,

mesin pendingin dan efisiensi mesin pendingin tidak konstan atau

berubah dari waktu ke waktu. Kemungkinan hal ini disebabkan karena suhu buah

yang didinginkan berubah-ubah setiap waktu. Demikian juga suhu udara luar yang

tidak konstan. Kecepatan aliran udara di sekitar kondensor tidak konstan.

Kompresor juga memiliki suhu yang tidak tetap. Kompresor cenderung panas, hal

ini berarti ada energi panas yang hilang dari kompresor ke udara sekitar

kompresor. Proses kompresi yang terjadi pada kompresor tidak berlangsung

secara adiabatis. Idealnya proses kompresi yang berlangsung di dalam kompresor


68

secara isentropis adiabatis. Efisiensi mesin pendingin tidak dapat mencapai 100%,

hal ini kemungkinan disebabkan misalnya karena : (a) proses-proses pada siklus

kompresi uap tidak berlangsung secara ideal. (b) terjadi kebocoran-kebocoran

kalor pada kompresor. (c) pada pipa-pipa saluran mesin pendingin ke luar dari

pipa kapiler terbentuk es yang berasal dari uap air yang ada di udara, yang

mengganggu proses perpindahan kalor.


69

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian diperoleh beberapa kesimpulan :

a. Mesin pendingin buah yang bekerja dengan siklus kompresi uap telah

berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Suhu evaporator mesin

pendingin dapat mencapai suhu -23°C, dan suhu kerja kondensor dapat

mencapai 49°C.

b. Kerja kompresor per satuan massa refrigeran ( ) terkecil sebesar 50 kJ/kg,

terbesar sebesar 54 kJ/kg , dan rata-rata sebesar 52,16 kJ/kg .

c. Kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran ( ) terkecil

sebesar 185 kJ/kg, terbesar sebesar 191 kJ/kg, dan rata-rata sebesar

187,83 kJ/kg..

d. Kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran ( ) terkecil

sebesar 134 kJ/kg, terbesar sebasar 138 kJ/kg, dan rata-rata sebesar

135,50 kJ/kg.

e. Koefisien prestasi aktual ( ) mesin pendingin terkecil sebesar

2,48, mesin pendingin terbesar sebesar 2,72, dan

mesin pendingin rata-rata sebesar 2,59 dan koefisien prestasi ideal

( ) mesin pendingin terkecil sebesar 3,50, mesin

pendingin terbesar sebesar 3,62, dan mesin pendingin rata-rata

sebesar 3,58.


70

f. Laju aliran massa refrigeran (ṁ) terkecil sebesar 0,00336 kg/detik, ṁ

terbesar sebesar 0,00358 kg/detik, ṁ rata-rata sebesar 0,00343

kg/detik dan efisiensi mesin pendingin () terbesar sebesar 75 %, terkecil

sebesar 69 %, dan rata-rata sebesar 72,16 %.

6.2 Saran

Dari proses penelitian mesin pendingin buah yang telah dilakukan, adapun

beberapa saran yang dapat diberikan yaitu :

a. Tekanan dan belum stabil masih terjadi perbedaan angka, penelitian

dapat dilanjutkan dengan menambah menit sampai hasil menjadi stabil dan

bisa dilakukan dengan menambah beban pendinginan didalam evaporator.

b. Gunakan bahan yang kuat dan tahan lama untuk rangka mesin pendingin

buah.

c. Penelitian mesin pendingin dapat dikembangkan dengan variasi yang

berbeda.


71

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, K., 2010, Efek Beban Pendingin Terhadap Performa Sistem Mesin

Pendingin, Universitas Tadulako, Palu.

Dirja, 2004, Dasar Mesin Pendingin, Departemen Pendidikan Nasional, Diakses :

Tanggal 02 November 2014.

Frank, K., 1986, Principle of Heat Transfer (Prinsip-prinsip Perpindahan Panas),

Erlangga, Jakarta.

Panggalih, L., L., 2013, Mesin Pendingin Air dengan Siklus Kompresi Uap,

Yogyakarta.

Perdana, H., 2012, Mesin Pendingin untuk Membekukan Air pada Lapisan Bidang

Datar, Yogyakarta.

Sumanto, 2004, Dasar-dasar Mesin Pendingin, Andi Offset, Yogyakarta.

Stoecker, W., F., 1986, Refrigeran dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta.


72

LAMPIRAN

Lampiran 1 Cara menentukan nilai entalpi (h) dari rata-rata data t = 15 menit


73



74



75



76



77



MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA KAPILER … · i MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA...

Documents

Transcript of MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA KAPILER … · i MESIN PENDINGIN BUAH DENGAN PANJANG PIPA...