PEMBUATAN SISTEM PENDINGIN (AC) PADA MOBIL …eprints.uns.ac.id/4211/1/192751711201110091.pdf ·...
-
Upload
truongkhue -
Category
Documents
-
view
256 -
download
12
Transcript of PEMBUATAN SISTEM PENDINGIN (AC) PADA MOBIL …eprints.uns.ac.id/4211/1/192751711201110091.pdf ·...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user i
PEMBUATAN SISTEM PENDINGIN (AC)
PADA MOBIL BAHAN BAKAR ETANOL
PROYEK AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna
memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
Program Studi DIII Teknik Mesin
Disusun oleh :
TEGUH BUDI SANTOSO
I 8 6 0 7 0 2 4
PROGRAM DIPLOMA III MESIN OTOMOTIF
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Proyek Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim penguji
Proyek Akhir Program Studi Diploma III Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Surakarta, Desember 2010
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Techn. Suyitno ST, MT Tri Istanto ST, MT
NIP. 197409022001101002 NIP. 19730202000121001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user iii
HALAMAN PENGESAHAN
Proyek Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim penguji
Proyek Akhir Program Studi D III Teknik Mesin Produksi Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi persyaratan
mendapat gelar Ahli Madya.
Pada hari :
Tanggal :
Tim Penguji Proyek Akhir
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user iv
HALAMAN MOTTO
· Tuhan telah menentukan takdir setiap Manusia, dan manusia diciptakan
untuk berusaha, bukan pasrah terhadap takdir.
· Proses dalam mencapai sebuah tujuan adalah pelajaran yang berharga
dalam hidup kita.
· Dewasa dalam bersikap, jujur dalam bertindak adalah kunci menuju
keberhasilan yang hakiki.
· Kapal besar tidak diciptakan hanya untuk bersandar di pelabuhan saja, akan
tetapi untuk mengarungi luasnya samudra di dunia ini.
· Tujuan bukan utama, yang utama adalah prosesnya.
· Hargailah orang lain, seperti kamu menghargai dirimu sendiri.
· Take a chance, take a risk, make a change.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Sebuah hasil karya kami demi menggapai masa depan yang lebih baik, yang
ingin kupersembahkan kepada :
· Ayah ,Ibu,serta kakak-kakakku.
· Eka Wahyuningsih
· Sahabat- sahabat Otomotif ’07.
Terima kasih atas dukungan dan semangat yang telah kalian semua berikan
kepadaku, aku bangga dengan kalian semua.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user vi
ABSTRAKSI
Teguh Budi Santoso, 2010, Pembuatan Sistem AC Pada Mobil Bahan
Bakar Etanol, Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
Proyek Akhir ini bertujuan untuk mengembangkan desain dan pembuatan
sistem pengkondisian udara pada kendaraan ringan berbahan bakar campuran bensin
– etanol.
Untuk menunjang kenyamanan berkendara, kendaraan ringan pun perlu
dilengkapi dengan sistem pengkondisian udara. Sistem pengkondisian udara yang
dimaksud tentu saja mempunyai prasyarat berdaya rendah dan ramah lingkungan.
Untuk sistem pengkondisian udara pada kendaraan ringan tidak dapat lagi
menggunakan kompresor AC ( air conditioning ) dari kendaraan yang ada karena
umumnya AC pada kendaraan yang besar membutuhkan daya minimal 3 HP.
Pada mobil bahan bakar etanol, mesin 1100 cc, kapasitas penumpang 4 orang,
serta bodi berbahan fiber, diperlukan perancangan kembali sistem pendingin untuk
mobil tersebut.
Berdasarkan rancangan dan hasil percobaan yang telah dilakukan, daya
kompresor 1123,8 W (1,46 hp), kapasitas pendinginan Qevap low = 3001,2 Watt, Qevap
med = 3457,4 Watt, Qevap hi = 3807,3 Watt, dan beban pendinginan akibat efek panas
matahari dan perolehan kalor penghuni 3564,238 Watt.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat,
karunia, dan hidayah –Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan Judul,
Pembuatan Sistem Pendingin (AC) Pada Mobil Bahan Bakar Etanol
ini dapat terselesaikan dengan baik. Laporan Proyek Akhir ini disusun untuk
memenuhi mata kuliah proyek Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi
mahasiswa DIII Teknik Mesin Otomotif Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam
memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md).
Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas
bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Zainal Arifin, ST., MT. Ketua Program D-III Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Bapak Dr. Techn. Suyitno, ST., MT. selaku pembimbing Proyek Akhir I.
3. Bapak Tri Istanto, ST., MT. selaku pembimbing Proyek Akhir II.
4. Bapak Jaka Sulistya Budi, ST, selaku koordinator Tugas Akhir.
5. Laboran Laboratorium Motor Bakar Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
6. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya.
7. Mbak Sulis, Mas Wawan, dan Mas Andi yang selalu memotivasi.
8. Eka Wahyuningsih, yang selalu menemani dalam menyelesaikan laporan
ini.
9. Rekan-rekan D III Otomotif dan Produksi angkatan 07’.
10. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna.
Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari pembaca sangat
dinantikan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user viii
Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca
pada umumnya, Amin.
Surakarta, Desember 2010
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL........................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN....................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN......................................................... iii
HALAMAN MOTTO...................................................................... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN...................................................... v
ABSTRAKSI.................................................................................... vi
KATA PENGANTAR..................................................................... vii
DAFTAR ISI.................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR....................................................................... xi
DAFTAR TABEL........................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang…………………………………………. 1
1.2 Perumusan Masalah……………………………………. 3
1.3 Pembatasan Masalah…………………………………… 3
1.4 Tujuan............................................…………………….. 4
1.5 Sistematika Penyusunan Laporan ................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengkondisian Udara........……………………………… 5
2.2 Sistem Kompresi Uap...............………………………… 5
2.3 Refrigerant........................................................................ 10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user x
2.4 Komponen-komponen AC Mobil .................................... 12
2.5 Perancangan dan Evaluasi Mesin Pendingin.................... 15
BAB III PERANCANGAN ALAT
3.1 Prinsip Kerja AC Mobil...............................……………. 18
3.2 Spesifikasi Alat…………………………………………. 19
3.3 Pengosongan dan Pengisian Refrigerant……………….. 27
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Beban Pendingin…….................................. 31
4.2 Perhitungan Daya Kompresor..………………………… 33
4.3 Perhitungan Efek Refrigerasi (ER)…………………….. 36
4.4 Perhitungan Kerja Kompresi…………………………… 36
4.5 Perhitungan Laju Pelepasan Kalor Kondensor (Qc)…… 36
4.6 Perhitungan Coefisien Of Performance (COP)………… 37
4.7 Perhitungan Aktual W Kompresor……………………... 37
4.8 Pengujian Alat…………………………………………. 38
4.9 Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian………… 42
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan........................................................................ 43
5.2 Saran.................................................................................. 43
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………… 43
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap....…………................ 6
Gambar 2.2 Diagram Tekanan–Entalpi Siklus Entalpi Uap………..... 7
Gambar 2.3 Daur Kompresi Uap Nyata Dibanding Daur Standar....... 9
Gambar 2.4 Kompresor........………………………………………… 12
Gambar 2.5 Kondenser...................…………………………………. 13
Gambar 2.6 Receiver/Dryer....................……………………………. 13
Gambar 2.7 Expansion Valve ……………………………………… 14
Gambar 2.8 Evaporator....................................................................... 15
Gambar 3.1 Skema Instalasi Peralatan Pengujian…………………... 18
Gambar 3.2 Kompresor Tipe Thruogh Vane……………………….... 20
Gambar 3.3 Mekanisme Kompresor Through vane...………………. 21
Gambar 3.4 Kondenser Laluan Tunggal.............................................. 22
Gambar 3.5 Berbagai Tipe Evaporator…..…………………………. 23
Gambar 3.6 Katup Ekspansi................................................................ 25
Gambar 3.7 Termometer...................................................................... 25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xii
Gambar 3.8 Manifold Gauge............................................................... 25
Gambar 3.9 Flaring dan Seaging......................................................... 26
Gambar 3.10 Leak Detektor………………………………………….. 26
Gambar 3.11 Pembengkok Pipa………...……………………………. 26
Gambar 3.12 Kunci Inggris…...……………………………………… 26
Gambar 3.13 Tube Cutter...................................................................... 26
Gambar 3.14 Pompa Vakum................................................................. 27
Gambar 3.15 Proses Pengisian dan Pengosongan Refrigerant............. 28
Gambar 3.16 Proses Pengosongan Refrigerant.................................... 29
Gambar 3.17 Pengisian Refrigerant..................................................... 30
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant………………………………… 11
Tabel 2.2 Perbedaan antara R 12 dan R 134a………………………. 11
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia sudah harus mulai memikirkan sumber energi selain BBM, terutama
untuk kendaraan bermotor karena pengaruhnya yang cukup signifikan terhadap
konsumsi BBM dan kesejahteraan rakyat. Sebagaimana telah diketahui bahwa
pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi) semakin meningkat sedangkan jumlah
cadangan sumber minyak mentah dunia semakin menipis dan ketidakstabilan harga
yang cenderung terus meningkat. Pada ilmu-ilmu dasar energi disampaikan bahwa
minyak bumi adalah jenis sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui artinya
dalam waktu tertentu apabila digunakan terus menerus akan habis.
Pengembangan dan penggunaan sumber energi terbarukan menjadi salah satu
alternatif pengganti bahan bakar fosil untuk mengeliminasi kemungkinan terburuk
dampak pemakaian bahan bakar fosil tersebut. Salah satu jenis bahan bakar alternatif
dari sumber daya alam yang terbarukan yang dapat digunakan adalah bioetanol.
Bioetanol adalah etanol yang diproduksi dari bahan baku tanaman seperti tebu,
jagung, singkong, ubi, dan sagu. Etanol berfungsi sebagai penambah volume bahan
bakar minyak (BBM), peningkat angka oktan, dan sebagai sumber oksigen untuk
pembakaran yang lebih bersih pengganti Metil Tersier-Butil Eter (MTBE). Etanol
dapat juga meningkatkan efisiensi pembakaran karena mengandung 35% oksigen.
Disamping itu etanol merupakan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan yang
menghasilkan gas emisi karbon yang lebih rendah dibandingkan dengan bensin atau
sejenisnya (sampai 85% lebih rendah).
Pembuatan mobil bahan bakar etanol (BBE) ini di fokuskan pada bagian
pembuatan sistem pendingin (AC) mobil bahan bakar etanol (BBE). Sejak diciptakan
mobil dengan ruang penumpang tertutup orang mulai memikirkan bagaimana caranya
agar dalam ruangan mobil tersebut tidak panas, gerah atau pengap. Beberapa cara
yang telah dilakukan antara lain, dengan memberi suatu sistem pendinginan udara.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
Sistem pengkondisian udara merupakan sesuatu yang menjadi daya tarik bagi
kendaraan ringan, karena menambah kenyamanan berkendara. Kebanyakan sistem
pengkondisian udara kendaraan memerlukan daya yang cukup besar sampai 10% dari
daya poros. Selain itu, sistem pengkondisian udara pada kendaraan besar mempunyai
mempunyai sistem kompresor sistem terbuka, yaitu ruang kompresi dan motor
penggeraknya terpisah. Daya kompresor untuk kendaraan juga terbatas untuk
kapasitas yang besar sekitar 3hp.
Sistem pengkondisian udara dalam kendaraan atau yang lebih populer disebut
dengan AC (Air Conditioner). Dari segi kenyamanan dalam mengemudikan mobil,
AC adalah salah satu peralatan pendukung terciptanya kenyamanan dalam
mengemudikan kendaraan. Tetapi perlu juga diingat, bahwa kenyamanan yang
dirasakan harus juga memperhatikan faktor keselamatan lingkungan, terutama
penggunaan refrigerant (cairan pendingin). Refrigerant yang dibuang harus ramah
lingkungan,tidak merusak terutama lapisan pelindung bumi (ozone layer). Lapisan
ozon sangat berperan dalam mendukung kelangsungan hidup manusia dan makhluk
lainnya.
Adapun alasan pengambilan tugas akhir dengan judul ”Pembuatan Sistem
Pendingin (AC) Mobil Bahan Bakar Etanol (BBE)”, yaitu untuk menguji sistem
pengkondisian udara yang hemat sehingga tidak membebani daya poros yang
dihasilkan oleh kendaraan ringan. Sistem AC ini menggunakan refrigerant R 134a,
yaitu refrigerant yang berpotensi menggantikan refrigerant lama (R 12) yang tidak
dipakai lagi. Kelebihan-kelebihan R 134a dibanding refrigerant terdahulu antara lain:
1. R 134a mempunyai Ozone Depletion Potensial (ODP) nol dibanding dengan
refrigerant terdahulu, yaitu:
Ø CFC 11 dengan ODP : 1,0
Ø CFC 12 dengan ODP : 1,0
Dimana ODP adalah perkiraan potensi pengikis ozone, karena kedua CFC di
atas adalah senyawa yang stabil jadi ketika tersembur keluar dan meninggalkan bumi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
melewati troposfer dan stratosfer, refrigerant tersebut tidak rusak. Dengan pancaran
sinar matahari yang kuat, mereka akan memecah dan melepas chlorine. Chlorine
disini berfungsi sebagai katalisator yang akan mengurangi lapisan ozone secara terus-
menerus di stratosfer.
2. R 134a sebagai refrigerant yang tidak mudah terbakar, tidak mudah meledak,
tidak beracun, tidak menyebabkan karat pada komponen AC, tidak berbau dan tidak
merusak pakaian atau makanan.
3. Jika R 134a dilepaskan ke udara, maka secara cepat akan menguap karena
panas di udara sekitar. R 134a juga akan secara mudah mengembun kembali menjadi
cairan pada kondisi tekanan tertentu dengan melepaskan panas ke sekelilingnya.
(Wahyu Triyono, 2010)
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana merancang,
membuat dan menguji sistem AC pada mobil berbahan bakar etanol (BBE).
1.3 Pembatasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah diatas agar permasalahan yang dibahas tidak
melebar, maka batasan-batasan masalah proyek akhir ini adalah :
1. Proses perancangan dan pengujian sistem AC pada mobil bahan bakar
etanol dengan kapasitas penumpang maksimal 4 orang.
2. Perhitungan kapasitas pendinginan dengan jumlah luasan dinding
berbahan kaca 5 m2, jumlah luasan dinding berbahan komposit 6 m2,
nilai konduktivitas thermal bahan komposit 1,4195 W/(m2.K) dan
menggunakan jenis refrigerant R134a.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
1.4 Tujuan
Setelah mengetahui alasan pengambilan judul dari proyek akhir ini, penulis
memiliki beberapa tujuan yang akan dicapai, yaitu:
• Menghitung kapasitas pendinginan mobil berbahan bakar etanol dengan
penumpang maksimal 4 orang.
• Merancang dan merangkai sistem AC pada mobil bahan bakar etanol.
• Menguji COP mesin AC yang sudah dirangkai untuk berbagai kecepatan
setingan aliran udara evaporator.
1.5 Sistematika Penyusunan Laporan
Agar mempermudah dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, penulis menyusun laporan dengan urutan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini terdiri dari : latar belakang masalah yang menitikberatkan pada alasan pengambilan judul, sistematika penulisan laporan.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini terdiri dari : prinsip kerja, komponen AC mobil, dan cara pengisian refrigerant (R 134a) ke dalam sistem. Serta sejumlah rumus untuk mengetes kemampuan alat.
BAB III PROSES PEMBUATAN ALAT
Bab ini terdiri dari : bahan pembuatan alat, proses pengerjaannya, dan pemilihan komponen.
BAB IV DATA DAN ANALISIS
Bab ini terdiri dari : perhitungan daya, tabel data hasil percobaan, contoh perhitungan dan analisa data hasil percobaan.
BAB V PENUTUP
Untuk bab ini berisi kesimpulan dan saran.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Pengkondisian Udara
Prinsip terjadinya suatu pendinginan didalam sistem refrigerasi adalah
penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan refrigerant. Karena kalor
dalam udara yang berada disekeliling refrigerant diserap, akibatnya refrigerant akan
menguap, sehingga temperatur udara akan bertambah dingin. Hal ini dapat terjadi
mengingatpenguapan memerlukan kalor.
Di dalam suatu alat pendingin, kalor diserap di evaporator dan dibuang ke
kondensor. Uap refrigerant yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan
bertemperatur rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di kompresor, uap
refrigerant tersebut dimampatkan, sehingga ketika keluar dari kompresor, uap
refrigerant akan bertekanan dan bersuhu tinggi, jauh lebih tinggi dibanding
temperatur udara sekitar. Kemudian uap menuju ke kondensor. Di kondensor, uap
refrigerant tersebut akan melepaskan kalor, sehingga akan berubah fasa dari uap
menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya refrigerant cair tersebut terkumpul di
penampungan cairan refrigerant. Cairan refrigerant yang bertekanan tinggi mengalir
dari penampung refrigerant ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi, tekanan
menjadi sangat berkurang dan akibatnya cairan refrigerant bersuhu sangat rendah.
Pada saat itulah refrigerant itu mulai menguap yaitu di evaporator, dengan menyerap
kalor untuk mengawetkan bahan makanan atau mendinginkan ruangan. Kemudian
uap refrigerant akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses
tersebut berulang kembali.(Suyitno, 2010)
2.2 Sistem Kompresi Uap
Daur kompresi uap merupakan daur yang banyak digunakan dalam refrigerasi.
Pada daur ini uap ditekan, dan kemudian diembunkan menjadi cairan, kemudian
tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
Sistem kompresi uap sederhana terlihat pada gambar dibawah ini :
Gambar. 2.1 Sistem refrigerasi kompresi uap (Stoecker, 1992)
Refrigerant yang bertekanan rendah akan menguap didalam pipa-pipa pada
evaporator. Penguapan ini membutuhkan energi kalor yang diserap dari
sekelilingnya, sehingga ruangan menjadi dingin karena temperaturnya turun. Uap
refrigerant yang berasal dari evaporator selanjutnya akan masuk ke jalur hisap
(suction line) menuju kompresor. Refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur
rendah ini di dalam kompresor akan dikompresi sehingga menjadi refrigerant yang
bertemperatur dan tekanannya tinggi. Kemudian dari kompresor, refrigerant yang
telah berbentuk uap masuk ke dalam kondensor. Refrigerant yang berbentuk uap ini
dalam kondensor akan didinginkan oleh udara sehingga berkondensasi menjadi cairan
refrigerant. Di dalam kondensor, energi kalor yang dibawa oleh uap refrigerant
dilepaskan dan diterima oleh medium pendinginnya (udara). Refrigerant cair dari
kondensor selanjutnya akan diterima oleh tangki (receiver tank) dan dialirkan lagi
masuk ke evaporator melalui alat pengatur refrigerant (refrigerant flow control).
Pada alat ini tekanan refrigerant yang masuk ke evaporator diturunkan. Penurunan
tekanan ini disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan, sehingga refrigerant
tersebut dapat menyerap cukup banyak kalor dari evaporator. Alat yang digunakan
untuk mengatur aliran ini dapat berupa katup ekspansi atau pipa kapiler.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
2.2.1. Siklus Kompresi Uap Standar
Siklus kompresi uap standar merupakan siklus teoritis, dimana pada siklus
tersebut mengasumsikan beberapa proses sebagai berikut :
· 1–2 Merupakan proses kompresi adiabatik dan reversible, dari uap
jenuh menuju tekanan kondensor.
· 2–3 Merupakan proses pelepasan kalor reversible pada tekanan
konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut (desuperheating) dan
pengembunan refrigerasi.
· 3-4 Merupakan proses ekspansi unreversible pada entalpi konstan, dari
fasa cairan jenuh menuju tekanan evaporator.
· 4-1 Merupakan proses penambahan kalor reversible pada tekanan
konstan yang menyebabkan terjadinya penguapan menuju uap jenuh.
Gambar. 2.2 Diagram tekanan–entalpi siklus kompresi uap (Stoecker, 1992)
Beberapa proses yang bekerja pada siklus ini adalah :
1. Proses Kompresi
Proses kompresi berlangsung dari titik 1 ke titik 2. Pada siklus sederhana
diasumsikan refrigerant tidak mengalami perubahan kondisi selama mengalir di jalur
hisap. Proses kompresi diasumsikan isentropik sehingga pada diagram tekanan-
entalpi titik 1 dan titik 2 berada pada satu garis entropi konstan, dan titik 2 berada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
pada kondisi super panas. Proses kompresi memerlukan kerja dari luar dan entalphi
uap naik dari h1 ke h2, dan untuk kenaikan entalphi sama dengan besarnya kerja
kompresi yang dilakukan pada uap refrigerant.
2. Proses Kondensasi
Proses 2-3 terjadi pada kondensor, uap panas refrigerant dari kompresor
didinginkan oleh udara luar sampai pada temperatur kondensasi dan uap tersebut
dikondensasikan. Pada titik 2’ merupakan titik refrigerant pada kondisi uap jenuh
dengan tekanan dan temperatur kondensasi. Jadi proses 2-2’ merupakan proses
pandinginan sensible dari temperatur kompresi menuju temperatur kondensasi, dan
proses 2’-3 merupakan proses kondensasi uap dari dalam kondensor. Proses 2-3
terjadi pada tekanan konstan, dan jumlah kalor yang dipindahkan selama proses ini
adalah beda entalpi antara titik 2 dan titik 3.
3. Proses Ekspansi
Proses ekspansi berlangsung dari titik 3 ke titik 4. Pada proses tersebut terjadi
suatu proses penurunan tekanan refrigerant dari tekanan kondensasi (titik 3) menjadi
tekanan evaporasi (titik 4). Pada saat cairan diekspansikan melalui katup ekspansi
atau pipa kapiler menuju evaporator, temperatur refrigerant juga turun dari
temperatur kondensasi ke temperatur evaporasi. Proses 3-4 merupakan proses
ekspansi adiabatik dimana entalpi fluida tidak berubah sepanjang proses. Refrigerant
pada titik 4 berada pada kondisi campuran antara cairan dan uap, dan terjadi
penurunan tekanan.
4. Proses Evaporasi
Proses 4-1 adalah proses penguapan refrigerasi pada evaporator serta
berlangsung pada tekanan konstan. Pada titik 1 seluruh refrigerant berada pada
kondisi uap jenuh. Selama proses 4-1 entalpi refrigerant naik akibat penyerapan kalor
dari ruang refrigerasi. Besarnya kalor yang diserap adalah beda entalpi antara titik 1
dan titik 4 dan biasa disebut efek pendinginan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
2.2.2. Siklus Kompresi Uap Aktual
Siklus kompresi uap yang sebenarnya (aktual) berbeda dari siklus standar
(teoritis). Perbedaan ini muncul karena adanya asumsi-asumsi yang ditetapkan dalam
siklus standar. Pada siklus aktual terjadi pamanasan lanjut uap refrigerant yang
meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kondensor. Pemanasan lanjut ini terjadi
akibat tipe peralatan ekspansi yang digunakan atau dapat juga karena penyerapan
kalor di jalur masuk (suction line) antara evaporator dan kompresor. Begitu juga
dengan refrigerant cair mengalami pendinginan lanjut atau bawah dingin sebelum
masuk ke katup ekspansi atau pipa kapiler. Keadaan di atas adalah peristiwa yang
normal dan melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa seluruh
refrigerant yang memasuki kompresor dalam keadaan 100% uap. Perbedaan yang
penting antara daur nyata (aktual) dan standar terletak pada penurunan tekanan di
dalam kondensor dan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami penurunan
tekanan pada kondensor dan evaporator, tetapi pada daur nyata terjadi penurunan
tekanan karena adanya gesekan antara refrigerant dengan dinding pipa (friksi).
Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan titik 2 memerlukan kerja
lebih banyak dibandingkan dengan daur standar.
Gambar. 2.3 Daur kompresi uap nyata dibanding daur standar
(Stoecker,1992)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Penjelasan gambar di atas adalah sebagai berikut :
Garis 4-1’ menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi pada refrigerant saat
melewati suction line dari evaporator ke kompresor. Garis 1-1’ menunjukkan
terjadinya panas lanjut pada uap refrigerant yang ditunjukkan dengan garis yang
melewati garis uap jenuh. Proses 1’-2’ adalah proses kompresi uap refrigerant di
dalam kompresor. Pada siklus teoritis proses kompresi diasumsikan isentropik, yang
berarti tidak ada perpindahan kalor antara refrigerant dan dinding silinder. Pada
kenyataannya proses yang terjadi bukan isentropik tetapi politropik. Garis 2’-3
menunjukkan adanya penurunan tekanan yang terjadi pada pipa-pipa kondensor.
Sedangkan pada garis 3-3’ menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi di jalur cair
(liquid line).
2.3. Refrigerant
Refrigerant adalah media yang berbentuk senyawa,yang digunakan dalam
siklus panas yang mengalami perubahan fasa dari cair ke gas atau sebaliknya. Sejak
ditemukan sekitar tahun 1800, refrigerant ini sangat besar andilnya dalam terjadinya
penipisan ozon, oleh sebab itu saat ini penggunaan refrigerant yang tidak ramah
lingkungan (R 12) sudah wajib digantikan dengan refrigerant yang ramah lingkungan
seperti (R 134a). refrigerant ini banyak digunakan pada alat refrigerator/freezer dan
air condisioner (AC). Refrigerant berfungsi sebagai fluida kerja untuk memindahkan
panas ke lingkungan sekitar.
Jenis refrigerant cukup banyak, salah satu yang pernah digunakan sebagai
fluida kerja pada AC mobil adalah R 12. Akan tetapi, karena R 12 mengandung CFC
yang besar andilnya dalam dampak penipisan lapisan ozon (O3), maka saat ini oleh
pemerintah mewajibkan penggunaan refrigerant yang lebih ramah lingkungan, yaitu
R 134a sebagai pengganti R 12. (Wahyu Triyono, 2010)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Berikut adalah tabel-tabel perbedaan antara R 12 dengan R 134a :
Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant
Refrigerant Rumus
Temp.
Didih
(oC)
Suhu
Kritis Karakteristik Penggunaan
R 12
Diclorodi-
fluoromethane
CCl2F2 -229,8 12
Memiliki sifat
stabil, tidak
berbau, tidak
berwarna baik
dalam wujud gas
atau cair, tidak
mudah terbakar
dan tidak korosif.
Bidang
pertanaman
kecil yang
menggunakan
kompresor gerak
bolak balik.
Pendingin skala
sedang untuk
otomotif.
R 134a
Tetra-
fluoroethane
CH2FCF2
Senyawa
hydrofluorocarbon
atau HFC. Tidak
mengandung
klorin,ODP = 0
Pengganti R 12
untuk AC mobil
tipe kecil,
hingga besar.
Tabel 2.2 Perbedaan antara R 12 dan R 134a
No. Kondisi R 12 R 134a
1. Tekanan Rendah Tinggi
2. Senyawa Kimia
Merupakan senyawa
kimia mengandung CFC
yang sangat merusak
Senyawa kimia tidak
mengandung CFC, potensi
penipisan ozon = 0
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
2.4. Komponen-Komponen AC Mobil
Dalam rangkaiannya, AC terdiri dari komponen-komponen yang saling
berhubungan baik fungsi atau sistem kerjanya. Dan agar AC dapat menjalankan
fungsinya dengan optimal, maka seluruh komponen yang ada dalam rangakaian AC
harus dalam keadaan standar (baik). Berikut adalah fungsi dan cara kerja dari
komponen-komponen utama yang terdapat dalam sistem air conditioner, di antaranya
adalah kompresor, kopling magnet, kondensor, receiver/dryer, katup ekspansi dan
evaporator.
Rangkaian peralatan (komponen) tersebut adalah :
a. Kompresor
Berfungsi untuk memompakan refrigerant yang berbentuk gas agar
tekanannya meningkat sehingga juga akan mengakibatkan temperaturnya meningkat.
Gambar. 2.4 Kompresor
lapisan ozon
3. Spare part :
perapat/selang
Menggunakan NBR
(Nitrile Butadiene
Rubber)
Menggunakan RBR (Rubber
in behalf of R 134a)
4. Receiver/Dryer Isi : Silika gel Isi : Zeolit
5. Oli Kompresor Menggunakan ND Oil-
6/ND Oil-7
Menggunakan ND Oil-8/9
(Sintetic Oil)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
b. Kondensor
Berfungsi untuk menyerap panas pada refrigerant yang telah dikompresikan
oleh kompresor dan mengubah refrigerant yang berbentuk gas menjadi cair (dingin).
Gambar. 2.5 Kondensor
c. Receiver/Dryer
Berfungsi untuk menampung refrigerant cair untuk sementara, yang untuk
selanjutnya mengalirkan ke evaporator melalui expansion valve, sesuai dengan beban
pendinginan yang dibutuhkan. Selain itu receiver/dryer juga berfungsi sebagai filter
untuk menyaring uap air dan kotoran yang dapat merugikan bagi siklus refrigerant.
Gambar. 2.6 receiver/dryer
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
d. Katup Ekspansi
Berfungsi mengabutkan refrigerant kedalam evaporator, agar refrigerant cair
dapat segera berubah menjadi gas.
Gambar . 2.7 Expansion valve
e. Evaporator
Merupakan kebalikan dari kondensor berfungsi untuk menyerap panas dari
udara yang melalui sirip-sirip pendingin evaporator, sehingga udara tersebut menjadi
dingin
Gambar. 2.8 Evaporator
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
2.5. Perancangan dan Evaluasi Mesin Pendingin
Dalam perancangan pengkondisian udara untuk mobil berbahan bakar etanol,
ada beberapa hal yang harus ditentukan, yaitu menentukan besarnya daya kompresor
berdasarkan beban pendinginan yang terjadi pada kabin mobil.
Beban pendinginan yang terjadi :
Beban Pendinginan (orang) = Perolehan kalor (orang) x jumlah orang x CLF
(beban laten, CLF=1)
Efek radiasi matahari :
Untuk Kaca
Dimana :
Q rad kaca = Efek radiasi matahari yang melewati kaca (W)
SHGF max = Faktor perolehan kalor matahari untuk kaca (W/m )
SC = Shading Coefficient (koefisien peneduhan)
A = Luas Penampang (m2)
Untuk Fiber
Dimana :
Q kond fiber = Efek radiasi matahari yang melewati fiber (W)
U = Koefisien transfer kalor (W/m2.K)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
To = Temperatur luar kabin (K)
Ti = Temperatur dalam kabin (K)
Hal yang utama dalam evaluasi mesin pendingin adalah besarnya efek radiasi.
(kJ/kg)
Dimana :
h1 = Entalpi gas refrigerant pada tekanan evaporator (kJ/kg)
h4 = Entalpi cair refrigerant pada tekanan pipa kapiler (kJ/kg)
Besarnya kapasitas refrigerasi (Q evap) dinyatakan dengan :
Dimana :
ṁ ref = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)
Besarnya kapasitas kodensasi adalah :
Dimana :
h2 = Entalpi refrigerant masuk kompresor (kJ/kg)
h3 = Entalpi refrigerant keluar kondensor (kJ/kg)
Unjuk kerja mesin pendingin dinyatakan dengan symbol COP (coefficient of
performance)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
Dimana :
Q evap = Kalor yang diserap evaporator (kW)
W komp = Daya kompresor (kW)
Dimana :
h1’ = Entalpi refrigerant keluar evaporator masuk kompresor (kJ/kg)
h2’ = Entalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg)
h4’ = Entalpi refrigerant masuk evaporator (kJ/kg)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1. Prisip Kerja AC Mobil
Prinsip kerja dari system pengkondisian udara adalah sebagai berikut :
1. Di dalam kompresor, refrigerant yang bertemperatur dan bertekanan rendah
dikompresikan sehingga mempunyai temperatur dan tekanan tinggi. Kemudian dari
kompresor, refrigerant yang telah berbentuk uap ini masuk ke dalam kondensor
melalui pompa tekan (discharge line).
2. Di dalam kondensor, uap refrigerant yang bertemperatur dan tekanan tinggi
didinginkan oleh udara sehingga berkondensasi menjadi cairan refrigerant. Di dalam
kondensor ini, energi kalor yang dibawa oleh uap refrigerant dilepaskan dan diterima
oleh medium pendinginnya.
3. Selanjutnya, refrigerant cair dari kondensor akan diterima oleh receiver tank
untuk kemudian dialirkan pada pipa kapiler yang berfungsi sebagai alat ekspansi.
Pada pipa kapiler, tekanan refrigerant yang akan masuk evaporator diturunkan.
Penurunan tekanan ini disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan sehingga
refrigerant dapat menyerap cukup banyak kalor di dalam evaporator.
4. Refrigerant yang bertekanan rendah akan menguap di dalam pipa-pipa
evaporator. Penguapan ini membutuhkan energi kalor yang diserap dari
sekelilingnya, sehingga ruangan menjadi dingin karena temperaturnya turun. Uap
refrigerant dari evaporator, seterusnya akan masuk ke pipa hisap (suction line)
menuju kompresor lagi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
T in = 31 oC
Instalasi dari sistem pengkodisian udara pada mobil berbahan bakar etanol
yaitu berupa kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator
V ud low = 2,5 m/s, T low = 17.6 oC, RH low = 90.9 % V ud med = 2,8 m/s, T med = 17.4 oC, RH med = 93 % V ud hi = 3 m/s, T hi = 17.6 oC, RH hi = 94 %
Gambar 3.1 Skema Instalasi Peralatan Pengujian
3.2. Spesifikasi Peralatan
3.2.1 Peralatan AC
Peralatan pengkondisan udara pada mobil berbahan etanol dengan kapasitas
mesin penggerak 1100 cc dan menghasilkan daya 65hp, maka dibutuhkan kompresor
berdaya kurang dari 3hp, agar tidak membebani daya poros yang dihasilkan oleh
mesin penggerak.
RH in= 67,5 %, To=31 oC
P suction = 0,18 MPa
Sign Glass
P discharge = 1,4 MPa T out = 37,6
Kompresor tipe Through Vane
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
a. Kompresor tipe Through Vane (tipe TV)
Dua buah sudut through vane diletakkan saling membentuk sudut
diantara rotor dan dinding silinder. Gerakan tersebut akan menghisap dan
menekan refrigerant. Gambar kontruksi kompresor ini diperlihatkan pada
gambar 3.2 dan mekanisme kerjanya diperlihatkan pada gambar 3.3 .
Gambar 3.2 Kompresor Tipe TV
Saat sistem MAC beroperasi, sebagian pelumas yang tercampur dengan
refrigerant akan terbawa keluar kompresor, sehingga sejumlah pelumas akan
ditemukan di kondensor, evaporator, receiver/drier dan komponen lainnya. Namun,
sejumlah tertentu pelumas harus bersirkulasi bersama-sama refrigerant untuk
melumasi bagian yang memerlukan.
Jumlah pelumas didalam kompresor tidak boleh terlalu banyak atau terlalu
sedikit. Jika pelumas terlalu banyak, maka pelumas akan menempel pada dinding
pipa kondensor dan evaporator dan menghalangi perpindahan panas. Akibatnya
kapasitas pendinginan akan menurun. Kandungan pelumas dalam refrigerant yang
mencapai 10% dapat menurunkan kapasitas pendinginan 8%. Jika pelumas dalam
kompresor terlalu sedikit maka akan menyebabkan temperatur kompresor meningkat,
komponen cepat aus dan rusak akibat temperatur tinggi.
Dalam menangani pelumas untuk R 134a perlu diperhatikan agar pelumas ini
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
tidak terkena udara terlalu lama karena sifatnya yang sangat higroskopik dan iritasi.
Dengan beberapa plastik dan cat pelumas ini bereaksi.
Gambar 3.3 Mekanisme kerja kompresor TV
b. Kondensor
Kondensor digunakan untuk mendinginkan refrigerant bertekanan dan
bertemperatur tinggi dan mengubahnya menjadi cairan. Proses pendinginan
ini disebut dengan proses kondensasi dimana sejumlah besar panas dilepaskan
dari kondensor ke udara pendingin. Untuk memperoleh aliran udara
pendinginan yang cukup, kondensor ditempatkan didepan radiator.
Pada kendaraan dengan mesin didepan seperti sedan, kondensor akan
memperoleh pendinginan yang lebih baik karena udara dapat mengalir dengan
baik. Aliran udara akan bertambah besar pada saat kendaraan bergerak. Lain
halnya dengan kendaraan jenis minibus dimana mesin ditempatkan dibawah
tempat duduk depan. Kondensor pada minibus dimana mesin ditempatkan
dibawah tempat duduk depan. Kondensor pada minibus tidak memperoleh
aliran udara sebaik pada pada kendaraan dengan mesin didepan karena aliran
udara terhalang oleh bagian depan kendaraan. Agar kondensor memperoleh
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
aliran udara yang cukup, perlu diperhatikan kemampuan kipas (fan
kondensor) udara yang cocok sehingga panas yang harus dibuang keudara
dapat dialirkan seluruhnya.
Untuk memperbaiki kapasitas pendinginan dan mengurangi berat dan
ukuran kondensor, beberapa tipe baru kondensor telah dikembangkan,
diantaranya :
Tipe Laluan Tunggal (single pass)
Jenis kondensor ini diilustrasikan pada gambar 3.4, refrigerant
mengalir melewati satu laluan. Kelemahan tipe ini adalah penurunan tekanan
yang besar karena kecepatan refrigerant didalam pipa kondensor tinggi.
Gambar 3.4 Kondensor laluan tunggal
a. Evaporator
Proses yang terjadi dalam evaporator adalah proses evaporasi, yaitu
penguapan refrigerant fasa cair menjadi fasa uap. Kegunaan evaporator
berlawanan dengan kondensor, yaitu untuk menyerap panas dari ruangan yang
diinginkan. Panas yang diserap ini digunakan untuk menguapkan refrigerant.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Penyerapan panas terjadi ketika udara dilewatkan melalui bagian luar
evaporator yang dilengkapi dengan sirip-sirip dari alumunium.
Evaporator terdiri dari tiga tipe, yaitu:
1. Tipe Plate Fin
2. Tipe Serpentine Fin
3. Tipe Drawn Cup
Kontuksi berbagai tipe evaporator dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah
ini.
Gambar 3.5 Berbagai tipe evaporator
b. Katup Ekspansi
Setelah melewati receiver, cairan refrigerant dialirkan ke katup
ekspansi yang mengakibatkan penurunan tekanan yang juga diikuti oleh
penurunan temperatur. Refrigerant pada tekanan dan temperatur rendah ini
berada dalam keadaan dua fasa, cair dan uap. Terdapat dua jenis katup
ekspansi, yaitu tipe tekanan tetap (constant pressure) dan tipe sensor panas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
(thermal=thermostatic). Katup ekspansi tipe thermal yang banyak digunakan
pada sistem AC mobil.
Perlu dijelaskan bahwa hampir seluruh AC mobil menggunakan katup
ekspansi sebagai alat untuk menurunkan tekanan. Belum ada AC mobil yang
menggunakan pipa kapiler. Pertimbangan penggunaan katup ekspansi adalah
kondisi operasi kendaraan yang berubah-ubah. Salah satu perubahan kondisi
operasi kendaraan adalah kecepatan putar mesin yang bervariasi. Pada sistem
AC mobil dengan kompresor yang digerakkan langsung oleh mesin melalui
kopling magnetik, perubahan pitaran mesin akan mengakibatkan putaran
kompresor.
Jika digunakan pipa kapiler, perubahan laju aliran refrigerant akibat
perubahan putaran kompresor tersebut tidak dapat dikontrol sehingga kondisi
refrigerant keluar evaporator tidak dapat dikontrol. Lain halnya jika
digunakan katup ekspansi yang dilengkapi dengan sensing bulb dimana laju
aliran refrigerant dapat dikontrol sehingga kondisi refrigerant selalu dalam
keadaan super panas. Dengan demikian penggunaan katup ekspansi dapat
mencegah terjadinya kerusakan kompresor akibat masuknya refrigerant cair.
Katup ekspansi akan mengatur jumlah refrigerant yang mengalir
didalam sistem. Jumlah aliran refrigerant disesuaikan dengan beban panas
evaporator. Pengaturan aliran ini dilakukan dengan cara mengatur bukaan
celah katup sesuai dengan temperatur refrigerant keluat evaporator.
Pada beban pendinginan tinggi (temperatur pada ruangan tinggi),
tekanan uap pada keluaran evaporator tinggi. Akibatnya temperatur dan
tekanan pada sensing bulb juga tinggi. Selanjutnya uap bertekanan tinggi
didalam sensing bulb akan menekan katup kebawah sehingga katup terbuka
lebar, memungkinkan refrigerant mengalir lebih banyak. Sebaliknya ketika
beban pendinginan rendah, katup akan membuka sedikit sehingga aliran
refrigerant kecil.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Gambar 3.6 Katup ekspansi
3.2.2 Peralatan yang digunakan
a. Termometer
Termometer yang digunakan dalam perancangan ini adalah termometer
digital, yang berfungsi untuk mengukur temperatur.
Gambar 3.7 Termometer
b. Manifold gauge, berfungsi untuk mengetahui tekanan dan mengatur aliran
refrigerant serta memvakum dan mengisi refrigerant.
Gambar 3.8 Manifold gauge
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
c. Flaring and seaging, untuk memperbesar diameter ujung pipa.
Gambar 3.9 Flaring and seaging
d. Leak detector, untuk mengetahui kebocoran pipa.
Gambar 3.10 Leak Detector
e. Pembengkok pipa, untuk membengkokkan pipa.
Gambar 3.11 Pembengkok Pipa
f. Kunci inggris, untuk mengunci atau membuka baut atau nut pipa
Gambar 3.12 Kunci Inggris
g. Tube cutter, untuk memotong pipa
Gambar 3.13 Tube cutter
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
h. Kunci pentil, untuk memutar pentil agar lebih erat (tidak bocor) serta
membuka pentil.
i. Pompa vakum, digunakan untuk mengosongkan refrigerant dari sistem
sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara
dan uap air.
Gambar 3.14 Pompa vakum
3.3 Pengosongan dan Pengisian Refrigerant
3.3.1 Garis Besar Kerja
a) Mengosongkan refrigerant pada sistem AC hingga gauge manifold tekanan
rendah menunjukkan -0,1 Mpa (750 mmHg atau 29 inHg) (kevakuman).
b) Menutup kedua keran tekanan tinggi dan tekanan rendah pada gauge
manifold.
c) Membiarkan sistem seperti apa adanya.
d) Mengamati penunjukkan gauge manifold.
e) Jika gauge manifold menunjukkan penurunan kevakuman, lakukan
pemeriksaan kebocoran dan lakukan perbaikan.
f) Kembali ke langkah memulai pengosongan.
g) Mengisi sistem dengan refrigerant hingga tekanan pada gauge manifold
mencapai 0,1 Mpa (1 kgf/cm2
atau 14 psig).
h) Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan rendah dari
siklus refrigerasi.
i) Memeriksa seluruh sambungan dengan detektor kebocoran.
j) Mengisi sistem dengan jumlah refrigerant yang sesuai.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
k) Ketika kondisi mesin hidup, pengisian refrigerant hanya melalui sisi tekanan
rendah.
l) Setelah system terisi dengan refrigerant dalam jumlah yang sesuai spesifikasi,
jalankan kompresor selama 10 menit atau lebih pada kecepatan mesin idle.
m) Setelah periode Running in matikan AC, matikan mesin kendaraan, kemudian
periksa jumlah oli pada kompressor malalui sight glass kompresor. Garis
permukaan oli harus tampak pada sight glass.
Gambar 3.15 Proses Pengisian dan Pengosongan Refrigerant
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
3.3.2 Pengosongan / Pemvakuman Sistem AC
a) Memasang selang tengah gauge manifold inlet pompa vakum.
b) Membuka kedua keran tekanan tinggi (HI) dan tekanan rendah (LO) lalu
jalankan pompa vakum. Jika gauge tekanan rendah dan tekanan tinggi
menunjukkan angka yang berada dalam daerah pemvakuman, berarti tidak ada
sumbatan pada siklus refrigerasi.
c) Melakukan pemvakuman hingga gauge tekanan rendah menunjukkan angka -
0,1 Mpa (750 mmHg) atau lebih kecil, kemudian tutup kedua keran dan
matikan pompa vakum.
d) Biarkan sistem pada kondisi ini selama lebih dari 5 menit. Setelah itu amati
penunjukkan gauge manifold, jika tidak ada perubahan pada penunjukkannya,
lanjutkan ke langkah pengisian refrigerant.
e) Jika penunjukkan gauge manifold berubah, lakukan pemeriksaan kebocoran
dan lakukan perbaikan jika perlu. Setelah itu kembali kelangkah mulai
pengosongan.
Gambar 3.16 Proses pengosongan Refrigerant
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
3.3.3 Pengisian Refrigerant
a) Setelah selesai melakukan pemeriksaan kebocoran, buka keran tekanan tinggi
dan tutup keran tekanan rendah. Lakukan pengisian dengan cara ini hingga
pengisian menjadi sukar.
b) Jika pengisian menjadi sukar, tutup kedua keran, hidupkan mesin kendaraan
dan lakukan pengisian sebagai berikut:
· Menjalankan mesin pada kecepatan idle dan hidupkan sistem AC.
· Membuka keran tekanan rendah dan pastikan keran tekanan tinggi
dalam keadaan tertutup.
· Mengisikan sistem dengan gas refrigerant melalui sisi tekanan rendah.
Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan rendah
karena dapat merusak bagian dalam kompresor
c) Setelah selesai melakukan pengisian, pastikan gauge manifold menunjukkan
nilai yang sesuai standar.
d) Melepaskan selang-selang pengisian dari kompresor dan tutup kembali kedua
service valve kompresor.
Gambar 3.17 Pengisian Refrigerant
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Beban Pendingin
4.1.1. Beban Kalor dari Luar Ruangan (Outdoor Load)
a) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Kaca Jendela.
Beban kalor dari sinar matahari secara langsung, terjadi karena proses
penyerapan dan transmisi sinar matahari kedalam ruangan yang dikondisikan
melalui kaca.
Persamaan yang digunakan adalah (Stoecker WF - Jerold W Jones, 1989, hal 71)
Dimana :
Q rad kaca = Efek radiasi matahari yang melewati kaca (W)
SHGF max = Faktor perolehan kalor matahari untuk kaca(W/m)
SC = Shading Coefficient (koefisien peneduhan)
A = Luas Penampang (m2)
b) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Dinding atau Atap
Laju perpindahan kalor melalui dinding atau atap dinyatakan dengan
persamaan (Heating and Cooling of Buildings, Jan F.Kreider - Ari Rabl, hal
313) :
Dimana :
Q kond fiber = Efek radiasi matahari yang melewati fiber (W)
U = Koefisien transfer kalor (W/m2.K)
To = Temperatur luar kabin (K)
Ti = Temperatur dalam kabin (K)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
4.1.2. Beban Kalor dari Dalam Ruangan ( Indoor Load )
Terjadinya peningkatan panas sensibel dan laten pada suatu ruangan dapat
disebabkan oleh faktor internal dari ruangan tersebut. Faktor internal tersebut
meliputi :
a) Beban Kalor dari Penghuni Ruangan
Kalor yang dikeluarkan akibat dari metabolisme tubuh manusia
dipengaruhi oleh aktifitas manusia dan temperatur ruang tersebut. Besarnya beban
kalor ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini (Stoecker WF
dan Jerold W Jones, 1982 : 69)
dengan :
Perolehan kalor dari penghuni (W).
CLF = Faktor-faktor beban perolehan kalor sensibel dari orang.
Untuk penghuni beban laten, CLF dapat dianggap sama dengan 1,0.
4.1.3. Hasil Perhitungan Beban Pendingin
a) Beban Kalor dari Luar Ruangan (Outdoor Load)
1) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Kaca Depan Mobil
Dimana :
SC = 0,7
A = 5 m2
SHGFmax = 870 W/m2
CLF = 1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
2) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Dinding atau Atap
Dimana :
U = 1,4195 W/(m2.K)
A = 6 m2
To – Ti = 14 K
b) Beban Kalor dari Dalam Ruangan ( Indoor Load )
Beban Kalor dari Penghuni Ruangan
Dimana :
Q (Tabel) = 100 W
n (jml org) = 4
CLF = 1
c) Beban Kalor Total = Q evaporator
4.2 Perhitungan Daya Kompresor
Untuk menghitung kapasitas kompresor, dimana :
Dimana :
h1 = Entalpi gas refrigerant pada tekanan evaporator (kJ/kg)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
h2 = Entalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg)
ṁ ref = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)
Untuk mendapatkan nilai entalpi, dapat digunakan interpolasi berdasarkan
tekanan standar yang terjadi pada suction line dan discharge line.
Tekanan pada suction line = 210 kPa
Tekanan pada discharge line = 1500 kPa
Tabel 4.1 Saturation Table R134a
spec. Enthalphy ( kJ/kg ) TempoC
Pressure
kPa Liquid Latent Gas
-9 208,64 188,02 205,25 393,27
-8 216,93 189,34 204,53 393,87
55 1491,5 279,47 145,68 425,15
56 1528,2 281,06 144,41 425,47
Interpolasi pada suction line
Harga Entalpi :
Suhu :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
Interpolasi pada discharge line
Harga Entalpi :
Suhu :
Dengan menggunakan software coolpack dengan Ta = -8,9 dan Td = 55,23
maka h3 = h4 dapat ditentukan besarnya.
Maka ṁ ref dapat dicari dengan cara :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
Sehingga :
4.3 Perhitungan Efek Refrigerasi (RE).
4.4 Perhitungan Kerja Kompresi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
4.5 Perhitungan Laju Pelepasan Kalor Kondensor (Qc)
4.6 Perhitungan Coefisien Of Performance (COP)
4.7 Perhitungan Aktual W Kompresor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Isentropik Kompresor = 76,4% ( Mulyanef, Suryadimal dan Rico Andika,
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta, Padang-
Indonesia ).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
4.8 Pengujian Alat
4.8.1 Rumus perhitungan secara ideal :
1. Untuk mencari kapasitas pendinginan :
Dimana :
Qevap = Jumlah energi yang diserap di evaporator (Watt)
ṁ udara = Laju massa udara (kg/detik)
h1 = Entalpi udara masuk evaporator (kJ/kg)
h2 = Entalpi udara keluar evaporator (kJ/kg)
2. Untuk mencari daya kompresor :
Dimana :
Wkomp = Daya kompresor (Watt)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
s = Slip (%)
3. Untuk mencari COP :
Dimana :
COP = Koefisien mesin pendingin
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
Qevap = Kapasitas pendinginan (Watt)
Wkomp = Daya kompresor (Watt)
4.8.3 Perhitungan Hasil Uji
1. Perhitungan ṁ udara :
2. Perhitungan Qevap :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
1. Perhitungan Wkomp :
2. Perhitungan COP :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
4.8.4 Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian
1. Analisa antara Beban Pendinginan Hasil Rancangan dengan Kapasitas
Pendinginan
Berdasarkan rancangan Beban Pendinginan adalah 3564,238 Watt, dan
hasil pengujian didapat hasil Kapasitas Pendinginan untuk Qevap low = 3001,2
Watt, Qevap med = 3457,4 Watt, Qevap hi = 3807,3 Watt.
Dari hasil tersebut, kapasitas pendinginan yang terjadi mampu untuk
menyerap beban pendinginan yang terjadi pada kabin sesuai hasil rancangan.
2. Analisa antara Kapasitas Kompresor Rancangan dangan Kapasitas
Kompresor Aktual
Kapasitas kompresor aktual yang diperoleh dari hasil uji adalah 1123,8
W (1,46 hp), sedangkan Daya Kompresor hasil rancangan 1004,5 (1,34 hp).
Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropik yaitu penyimpanan
proses kerja teoritis kompresor isentropik perancangan dengan kerja actual yang
sebenarnya terjadi.
3. Analisa antara COP rancangan dangan COP hasil pengujian
Hasil COP rancangan adalah 3,5, sedangkan hasil pengujian nilai COP
yang didapat 2,7 , 3,1 dan 3,4.
Nilai COP yang dihasilkan saat pengujian lebih kecil dari nilai COP
rancangan. Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropic saat kompresor
bekerja, sehingga daya kompresor akan lebih besar.
Daya kompresor aktual yang lebih besar dari daya kompresor
rancangan dengan memperhitungkan beban pendinginan sebanding dengan
kapasitas pendinginan ( beban pendinginan ≈ kapasitas pendinginan ), maka
COP aktual akan lebih kecil.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa:
1. Mesin pendingin kendaraan ringan sudah berhasil dirancang, dibuat dan diuji
coba unjuk kerjanya.
2. Besarnya beban pendinginan yang rancang adalah untuk 4 orang adalah 3,56
kW. Beban ini mampu diatasi oleh mesin pendingin dimana pada setingan low
besarnya Qevap = 3,0 kW, pada setingan medium Qevap = 3,4 kW, dan pada
setingan high Qevap = 3,8 kW.
3. Besarnya daya kompresor yang dirancang sebesar 1,3 hp (ideal) atau 1,46
(aktual) dan dari hasil pengukuran besarnya daya yang dikonsumsi kompresor
adalah 1,1 kW.
4. COP rancangan mesin pendingin adalah 3,5 sedangkan dari hasil uji COP
pada setingan low adalah 2,7 , pada setingan medium adalah 3,1 dan pada
setingan high adalah 3,4.
5.2 Saran
Dalam proyek akhir ini terdapat beberapa ketidaksempurnaan. Diharapkan ke
depannya dalam perancangan pengkondisian udara dapat memperhatikan hal-hal detil
seperti :
1. Penempatan kisi-kisi yang lebih menunjang kenyamanan yaitu dengan
menambah kisi-kisi udara pada samping kanan dan kiri pada dashboard.
2. Harga konduktivitas thermal dari material komposit perlu diteliti lebih
pasti.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
Demikian yang dapat kami sampaikan, semoga ke depannya laporan ini dapat
dijadikan pedoman serta menjadi bermanfaat bagi para pembaca.