i

PERANCANGAN MESIN PENDINGIN SUSU

KAPASITAS 2500 LITER

LEMBAR JUDUL

SKRIPSI

Diajukan Sebagai salah satu syarat Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Mesin, Pada Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang

Oleh :

Risma Bayu Syahputra

201310120311105

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat sertakarunia-Nya, Penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul : PERANCANGAN MESINPENDINGIN SUSU KAPASITAS 2500 LITER.

Skripsi ini ditujukan untuk memenuhi salah satu persyaratan ujian guna memperolehgelar Sarjana Teknik (S.T) pada Jurusan Teknik Mesin pada Fakultas Teknik UniversitasMuhammadiyh Malang.

Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna, dan banyakkekurangan baik dalam metode penulisan maupun dalam pembahasan materi. Haltersebut dikarenakan keterbatasan kemampuan Penulis. Sehingga Penulis mengharapkansaran dan kritik yang bersifat membangun mudah-mudahan dikemudian hari dapatmemperbaiki segala kekuranganya.

Dalam penulisan skripsi ini, Penulis selalu mendapatkan bimbingan, dorongan, sertasemangat dari banyak pihak. Oleh karena itu Penulis ingin mengucapkan terima kasihyang sebesar-besarnya kepada pembimbing yang terhormat, yakni Yth. Bapak Ir AliMochtar S.T.MT, selaku Dosen Pembimbing, yang telah meluangkan waktunya, tenagadan pikirannya untuk membimbing Penulis dalam penulisan skripsi ini, selainpembimbing Penulis juga ingin mengucapkan banyak rasa terima kasih kepada :

1. Yth. Bapak Murjito ST.MT, selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik MesinUniversitas Muhammadiyah Malang

2. Yth. Bapak Ir Ali Mockhtar,MT., selaku Dosen Fakultas Teknik UniversitasMuhammadiyah Malang

3. Yth. Bapak Ir Sudarman, MT, , selaku Dosen Fakultas Teknik UniversitasMuhammadiyah Malang

4. Kedua orangtua yang telah memberikan dorongan dan doa sehingga Penulisdapat menyelesaikan skripsi ini.

5. Buat kakak-kakak Qu yang selalu mendukung dan membantu dalammenyelesaikan skripsi ini.

6. Buat temen-temen angkatan 2013.yang telah membantu saya menyelesaikanskripsi ini.

Akhirnya, Penulis mengucapkan rasa terima kasih kepada semua pihak dan apabilaada yang tidak tersebutkan Penulis mohon maaf, dengan besar harapan semoga skripsiyang ditulis oleh Penulis ini dapat bermanfaat khususnya bagi Penulis sendiri danumumnya bagi pembaca. Bagi para pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsiini semoga segala amal dan kebaikannya mendapatkan balasan yang berlimpah dariTuhan YME, Amiiin.

Malang, 2018

Risma Bayu S

8

i

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL…….……………………………………………………………… i

POSTER……………………………………………………………………………….. ii

LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………………iii

LEMBAR ASISTENSI…………………………………………………………………iv

SURAT PERNYATAAN……………………………………………………………….v

ABSTRAK………………………………………………………………………………vi

ABSTRACT……………………………………………….……………………………vii

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

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

DAFTAR TABEL……………………………………………..……………………….xii

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

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

1.1 Latar Belakang……………………………………………………………………….3

1.2 Rumusan Masalah……………………………………………………………………3

1.3 Tujuan Perancangan………………………………………….………………………3

1.4 Manfaat Perancangan……………………………………..…………………….……3

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………………………..………………..5

2.1 Definisi Susu……………………………………………..………………………….5

2.2 Komposisi Susu……………………………………………………………………..6

2.3 Manfaat Susu………………………………………………………………………..8

2.4 Sistem Refrigerasi……………………………………..……………………………9

2.5 Prinsip Kerja Sistem Pendingin……………………………………………………10

2.6 Komponen Utama Sistem Pendingin………………………………………………..11

2.6.1 Kompresor………………………………………………………………..11

2.6.2 Kondensor………………………………………………………………..13

2.6.3 Katup Ekspansi…………………………………………………..……….18

2.6.4 Evaporator………………………………………………………………..21

ii

2.7 Produck Yang Didinginkan………………………………...……………………….26

2.8 Sistem Refrigerasi Yang Digunakan………………………………………………..26

2.8.1 Siklus Kompresi Uap…………………………………………………….26

2.8.2 Siklus Diagram T-S dan Diagram P-H……………………….………….26

2.9 Perpindahan Panas……………………………………………….…………………30

2.9.1 Konduksi………………………………………….……………………..31

2.9.2 Konveksi…………………………………………………………………32

2.9.3 Radiasi…………………………………………………………………...33

2.10 Beban Pendinginan…………………………………………………....…………..32

2.10.1 Heat Conduction……………………………………………..…………33

2.10.2 Infiltration……………………………………………...……………….34

2.10.3 Produck Heat……………………………………………...……………34

2.10.4 Heat Sources……………………………………………………………34

BAB III METODE PERANCANGAN……………………………….……………..36

3.1 Prosedur Alur Perancangan……………………………………….………………..36

3.2 Teori Desaign Perancangan……………………………….………………………..37

BAB IV PERHITUNGAN……………………………………………………………41

4.1 Perancangan Ukuran Konsep Desaign……………………………………….……..43

4.1.1 Beban Pendinginan……………………………………………….……….43

4.1.2 Beban Pendinginan Melalui dinding……………………………………..43

4.1.3 Beban Pendinginan akibat infiltrasi (Q2)………………………………....47

4.1.4 Beban Pendingin Akibat Produk Susu (Q3)……………………………….51

4.1.5 Beban Pendingin Akibat Pintu (Q4)……………………………………………….52

4.1.6 Beban Penidingin Akibat Radiasi (Q5)……………………………………..……..53

4.1.7 Beban Pendingin Total………………………………………….…………………54

4.2 Perancangan Evaporator…………………………………..………………………...55

4.2.1 Koefisien Perpindahan Panas rata-rata pada sisi udara (hf)………………. ……..57

4.2.2 Koefisien Perpindahan Panas Dalam Pipa (hi)………………………. ………….58

4.2.3 Koefisien Panas Total……………………………………….……………………60

4.2.4 Jumlah Sirip……………………………...……………………………………….61

4.3 Pemilihan Kompresor………………………………………………………………61

iii

4.4 Perancangan Kondesnsor………………………………………..…………………64

4.4.1 Koefisien Perpindahan Panas Dalam Pipa (hi)……………………………….… 66

4.4.2 Koefisien Perpindahan Panas rata-rata udara (hf)………………………………..68

4.4.3 Dimensi Sirip…………………………………………………………………….70

4.4.4 Koefisien Perpindahan Panas Total…………………………………….………..72

4.4.5 Beda Temperature Rata-rata Logaritma…………………………………….…...73

4.4.6 Luas Bidang Kontak Perpindahan Panas Pada Kondensor………………………73

4.4.7 Panjang Pipa Kondensor (L)…………………………………….……………….74

4.4.8 Jumlah Sirip………………………………………………..……………………75

BAB V KESIMPULAN……………………………….……………………………..76

5.1 Kesimpulan ………………………………………..………………………………76

DAFTAR PUSTAKA……………………..…………………………………………78

xii

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1 syarat mutu susu segar…………………………………………………6

Tabel 2.2 kalor jenis dan beku produk (Handoko, 1981) ………………………25

Tabel 2.3 Nilai COP dari beberapa jenis refrigerant…………………………………….30

xiii

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Kompresor Piston………………………………………………….11

Gambar 2.2 Kompresor Rotari………………………………………………….12

Gambar 2.3 Kompresor Sentrifugal…………………………………………….13

Gambar 2. 5Air Cooled Condenser……………………...……………………14

Gambar 2. 6 Shell and Tube Condenser…………………………..……………15

Gambar 2.7Shell and Coil Condenser……………………...…………………..16

Gambar 2. 8Tube and Tubes Condenser…………...…………………………..17

Gambar 2.9Tube and Tubes Condenser………………………………………..18

Gambar 2.10 pipa kapiler (capilary tube)………………………………………19

Gambar 2.11 katup ekspansi otomatis………………………………………….20

Gambar 2.12Katup ekspansi termotastik………………………………………20

Gambar 2.13Baretube Evaporator……………………………………………..22

Gambar 2.14Plate tipe Evaporators……………………………………………23

Gambar 2.15Finned EvaporatorsThe finned evaporators……………………...24

Gambar 2.16 Skema siklus kompresi Uap (Achmad, 2017)……………………26

Gambar 2.17 Siklus diagram T-S (Stoecker, 1987)…………………………….27

Gambar 2.18 Diagaram P – h Siklus kompresi uap (Stoecker, 1987)………….27

Gambar 2.19 Konduksi (Holfman,1994)……………………………………….31

Gambar 2.20 konveksi (Holfman,1994)………………………………………..32

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, M. W. (2017). 3 Ton Fish Refrigerator Design System.Jurnal, Universitas

Muhammadiyah Malang.

Arismunandar, W. (1986). Penyegaran udara. Jakarta : PT. Pradya Pramata.

Dossat, R. j. (1980). Principles of Refrigeration, Secound Edition. Canada : Jhon

Wiley and Sons, inc.

E. Karyanto dan Drs. Emon Priangga (2003). Teknik Mesin Pendingin. Google

Advance Paten Search.

Handoko, K (1981). Teknik Lemari Es. Jakarta : PT. Ictiar Baru.

Handbook, A (1986). Refrigeration system and Alication, SI Edition. Atlanta : America Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning

Engineers, inc.

Heldman, D. R. (1992). Introduction to food engineering. San Diego : Academic.

Holfman, J. (1994). Perpindahan Kalor, Edisi ke Enam. Jakarta : Erlangga.

Saiful, W. (2015). Perancangan Box Pendingin susu Kapasitas 800 liter.

Press, Inc, Jurnal, Universitas Muhammadiyah Malang.

Stocker, W. F, dan Jones W. J. (1987). Refrigerasi dan Pengkondisian Udara,

Edisi Kedua, Dalam Ahli Bahasa Supratman Hara. Jakarta : Erlangga.

78