Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Banyak jenis dan prinsip pendinginan yang kita ketahui dan pelajari dalam
perkuliahan, salah satunya adalah mesin pendingin kompresi uap. Pada praktikum
kali ini kita akan membandingkan hasil teori yang telah dipelajari dengan hasil
actual yang akan didapatkan selama percobaan sehingga kita bisa memahami
labih lanjut tentang mesin pendingin kompresi uap.
Pada daur kompresi uap dimana uap ditekan kemudian diembunkan
menjadi cairan, lalu tekanan diturunkan agar cairan tersebut menguap kembali.
Dalam kehidupan masyarakat saat ini, banyak contoh pemanfaatan dari mesin
kompresi uap. Dalam hal ini dijelaskan secara umum aplikasi dari mesin
pemdingin kompresi uap yaitu alat penukar kalor. Yang dimaksud alat penukar
kalor yaitu suatu alat yang dapat digunakan untuk mengubah temperatur disekitar
sistem. Contoh alat penukar kalor yaitu:
Kondensor : pengembunan
Evaporator : penguapoan
Boiler : pendidihan
Reheater : pemanasan kembali
Dalam suatu sistem dapat terjadi perpindahan panas akibat adanya
perubahan temperatur fluida yang berada di dalam sistem dengan fluida yang ada
di luar siatem.
Daur kompresi uap ada beberapa langkah diantaranya:
Proses kompresi
Kondensasi
Ekspansi
Evaporasi
1
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
1.2. Tujuan Praktikum
1. Mengetahui dan memperoleh karakteristik mesin pendingin kompresi
uap.
2. Mengetahui dan memahami tentang prinsip – prinsip teknik pendingin.
1.3. Manfaat
Setelah dilakukan praktikum dan pengolahan data, diharapkan praktikan
lebih memahami prinsip dari mesin pendingin kompresi uap dan dapat
menerapkan serta mengetahui aplikasi alat ini di lapangan.
2
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Teori Dasar
2.1.1 Pengertian Refrigerasi
Refrigerasi adalah metode pengkondisian temperatur ruangan agar tetap
berada di bawah temperatur lingkungan. Atau dengan kata lain refrigerasi
merupakan perpindahan panas dari temperatur rendah ke temperatur tinggi.
Pengkondisian udara adalah mengatur temperatur udara suatu sistem sesuai
dengan yang kita inginkan. Metode pendinginan (refrigerasi) ini biasanya
menggunakan bantuan refrigeran, dimana refrigeran bertindak sebagai media
penyerap dan pemindah panas dengan cara merubah fasanya. Refrigeran adalah
suatu zat yang mudah berubah fasanya dari cair menjadi uap dan sebaliknya
apabila kondisi tekanan dan temperaturnya diubah. Beda antara refrigerasi
dengan pengkondisian udara yaitu refrigerasi hanya bisa mendinginkan
temperatur ruangan, sedangkan pengkondisian udara bisa memanaskan atau
mendinginkan temperatur ruangan.
2.1.2 Refrigerant dan syaratnya
Refrigeran adalah suatu zat yang mudah berubah fasanya dari cair menjadi
uap dan sebaliknya apabila kondisi tekanan dan temperaturnya diubah. Fluida
yang akan dijadikan sebagai rerigeran harus memiliki syarat-syarat berikut :
Tekanan Penguapan Harus Tinggi
Sebaiknya refrigeran memiliki temperatur pada tekanan yang lebih
tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum
pada evaporator dan terjadinya turunnya effisiensi volumetrik
karena naiknya perbandingan kompresi
Tekanan pengembunan tidak terlalu tinggi
Apabila tekanan pengembunannya terlalu rendah maka
perbandingan kompresinya akan menjadi lebih rendah. Sehingga
3
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
penurunan prestasi kondensor dapat dihindarkan. Selain itu,
dengan tekanan kerja yang lebih rendah, mesin dapat bekerja lebih
aman karena kemungkinan terjadinya kebocoran , kerusakan,
ledakan dan ebagainya menjadi lebih kecil.
Kalor laten penguapan harus tinggi
Refrigeran yang memiliki kalor laten penguapan yang tinggi lebih
menguntungkan, karena untuk kapasitas refrigerasi yang sama ,
jumlah refrigeran yang bersirkulasi menjadi lebih kecil
Volume spesifik yang cukup kecil
Refrigeran dengan kalor laten penguapan yang besar dan volume
spesifik gas yang kecil (berat jenis yang besar) akan
memungkinkan penggunaan kompresor dengan volume langkah
torak yang lebih kecil
Konduktifitas thermal yang tinggi
Konduktifitas thermal sangat penting sehubungan dengan
penentuan karakteristik perpindahan panas
Viskositas rendah baik dalam cair ataupun uap
Dengan turunnya aliran refrigeran dalam pipa, kerugian
tekanannya akan berkurang
Konstanta dielektrika yang kecil, hambatan listrik yang besar, tidak
menyebabkan korosi pada material isolator
Stabil dan tidak bereaksi dengan material yang dipakai
Sehingga tidak terjadi korosi yang akan mengakibatkan kerugian
Tidak beracun
Apabila terjadi kebocoran, diharapkan agar tidak membahayakan
kelangsungan hidup dari makhluk hidup disekitarnya
Tidak mudah terbakar 4
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Refrigeran akan bekerja pada tekanan yang tinggi, sehingga
dibutuhkan refrigeran yang memiliki flash point yang tinggi
Tidak merusak ozon
Apabila terjadi kebocoran diharapkan tidak mencemari lingkungan
Tidak berwarna
Apabila berwarna maka akan mengakibatkan kerugian. Karena
warna terrsebut akan mengakibatkan reaksi kimia dengan material
peralatan yang dipakai
Refrigeran merupakan sebuah persenyawaan yang digunakan pada siklus
panas yang mengalami perubahan fasa dari cair ke uap atau sebaliknya.
Penggunaan refrigeran biasanya pada refrigerator atau freezer dan
pengkondisian udara (AC). Dasar pemilihan refrigeran yaitu temperatur dari
kedua media yang mengalami perpindahan panas. Perpindahan panas yang layak
pada mproses refrigerasi yaitu jika selisih temperatur antara refrigeran dengan
media yang ingin didinginkan berkisar antara 5 C sampai 10 C.⁰ ⁰
Sifat termodinamika yang diinginkan adalah titik didihnya yang berada
dibawah temperatur targetnya, penas penyerapan yang tinggi, densitas yang
sedang dalam bentuk cair dan densitas yang cukup tinggi pada saat berbentuk
gas. Sifat korosif berhubungan dengan pengaruh yang diberikan kepada
komponen-komponen yang digunakan pada kompresor, pipa-pipa, evaporator
dan kondensor. Sifat korosif ini biasanya dapat merusak komponen tersebut.
Sementara itu, pertimbangan keamanan termasuk didalamnya adalah bahan
racun dan sifat mudah terbakar.
2.1.3 Klasifikasi refrigerant
Penomoran
Refrigeran yang umum dikenal oleh R untuk refrigeran dan nomor. Jumlah
tersebut berkaitan dengan rumus kimia refrigeran. Angka di paling kanan
menunjukkan jumlah fluor (F) atom, angka kedua dari kanan jumlah hidrogen (H)
atom ditambah satu, angka ketiga dari kanan menunjukkan jumlah karbon (C)
5
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
atom minus satu dan menunjukkan angka terakhir jumlah karbon tak jenuh
dengan ikatan karbon dalam kompleks. Sebagai contoh, CHClF2 disebut R22 dan
CCl2FCClF2 disebut R113.
Sebuah a, b, atau c kadang-kadang ditambah pada nomor tersebut. Ini
mengacu pada isomer yang berbeda (bentuk struktural) dari refrigeran yang sama.
Klasifikasi berdasarkan keselamatan kelompok
a. Toksisitas
Refrigerant dibagi menjadi dua kelompok menurut toksisitas:
1. A Surat (terlampir ke nomor mudah terbakar) setelah refrigeran sarana
itu di kelas toksikologi terendah (tidak beracun pada konsentrasi yang
lebih rendah dari 400 bagian per juta (ppm)).
2. B berarti berada dalam kelas yang lebih tinggi toksikologi (beracun
pada tingkat kurang dari 400 ppm).
b. Mudah terbakar
1. Kelas 1 refrigeran yang nonflammable di 21 derajat Celcius dan di
bawah tekanan atmosfer normal.
2. Kelas 2 yang mudah terbakar pada tekanan lebih dari 0,10 kg/m3.
3. Kelas 3 sangat mudah terbakar, pada tekanan lebih rendah dari 0,10 kg
/ m3
1.1 Tabel Refrigerants
Number Chemical Name Chemical Formula
Methane Series
11 trichlorofluoromethane CCl 3F
12 dichlorodifluoromethane CCl 2F 2
6
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
12B1 bromochlorodifluoromethane CBrClF 2
13 chlorotrifluoromethane CClF 3
13B1 bromotrifluoromethane CBrF 3
14 tetrafluoromethane (carbon tetrafluoride) CF 4
21 dichlorofluoromethane CHCl 2F
22 chlorodifluoromethane CHClF 2
23 trifluoromethane CHF 3
30 dichloromethane (methylene chloride) CH 2Cl 2
31 chlorofluoromethane CH 2ClF
32 difluoromethane (methylene fluoride) CH 2F 2
40 chloromethane (methyl chloride) CH 3Cl
41 fluoromethane (methyl fluoride) CH 3F
50 methane CH 4
Number Chemical Name Chemical Formula
Ethane Series
113 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane CCl 2FCClF 2
114 1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoromethane CClF 2CClF 2
115 chloropentafluoroethane CClF 2CF 3
116 hexafluoroethane CF 3CF 3
123 2,2-dichloro-1,1,1-trifluoroethane CHCl 2CF 3
7
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
124 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane CHClFCF 3
125 pentafluoroethane CHF 2CF 3
134a 1,1,1,2-tetrafluoroethane CH 2FCF 3
141b 1,1-dichloro-1-fluoroethane CH 3CCl 2F
142b 1-chloro-1,1-difluoroethane CH 3CClF 2
143a 1,1,1-trifluoroethane CH 3CF 3
152a 1,1-difluoroethane CH 3CHF 2
170 ethane CH 3CH 3
Number Chemical Name Chemical Formula
Ethers
E170 Dimethyl Ether CH3OCH3
Number Chemical Name Chemical Formula
Propane
218 octafluoropropane CF 3CF 2CF 3
227ea 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane CF 3CHFCF 3
236fa 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane CF 3CH 2CF 3
245fa 1,1,1,3,3-pentafluoropropane CHF 2CH 2CF 3
290 propane CH 3CH 2CH 3
Number Chemical Name Chemical Formula
8
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Cyclic Organic Compounds
C318 octafluorocyclobutane -(CF 2) 4-
Miscellaneous Organic Compounds
Number Chemical Name Chemical Formula
hydrocarbons
600 butane CH 3CH 2CH 2CH 3 A3
600a isobutane CH(CH 3) 2CH 3 A3
601 Pentane CH 3CH 2CH 2 CH 2CH 3
601a Isopentane CH(CH 3) 2 CH 2CH 3
oxygen compounds
610 ethyl ether CH 3CH 2 OCH 2CH 3
611 methyl formate HCOOCH 3
sulfur compounds
620 (Reserved for future assignment)
Number Chemical Name Chemical Formula
Nitrogen Compounds
630 methyl amine CH 3NH 2
631 ethyl amine CH 3CH 2(NH 2)
Number Chemical Name Chemical Formula
9
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Inorganic Compounds
702 hydrogen H 2
704 helium He
717 ammonia NH 3
718 water H 2O
720 neon Ne
728 nitrogen N 2
732 oxygen O 2
740 argon Ar
744 carbon dioxide CO 2
744A nitrous oxide N 2O
764 sulfur dioxide SO 2
Number Chemical Name Chemical Formula
Unsaturated Organic Compounds
1150 ethene (ethylene) CH 2=CH 2
1270 propene (propylene) CH 3CH=CH 2
1.2 Tabel Refrigerant Blends
Number
Refrigerant Composition (Mass % )
10
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Zeotropes
400 R-12/114 (must be specified) (50.0/50.0) (60.0/40.0)
401A R-22/152a/124 (53.0/13.0/34.0)
401B R-22/152a/124 (61.0/11.0/28.0
401C R-22/152a/124 (33.0/15.0/52.0)
402A R-125/290/22 (60.0/2.0/38.0)
402B R-125/290/22 (38.0/2.0/60.0)
403A R-290/22/218 (5.0/75.0/20.0)
403B R-290/22/218 (5.0/56.0/39.0)
404A R-125/143a/134a (44.0/52.0/4.0)
405A R-22/152a/142b/C318 (45.0/7.0/5.5/42.5)
406A R-22/600a/142b (55.0/4.0/41.0)
407A R-32/125/134a (20.0/40.0/40.0)
407B R-32/125/134a (10.0/70.0/20.0)
407C R-32/125/134a (23.0/25.0/52.0)
407D R-32/125/134a (15.0/15.0/70.0)
407E R-32/125/134a (25.0/15.0/60.0)
408A R-125/143a/22 (7.0/46.0/47.0)
409A R-22/124/142b (60.0/25.0/15.0)
11
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
409B R-22/124/142b (65.0/25.0/10.0)
410A R-32/125 (50.0/50.0)
410B R-32/125 (45.0/55.0)
411A R-1270/22/152a) (1.5/87.5/11.0)
411B R-1270/22/152a (3.0/94.0/3.0)
412A R-22/218/143b (70.0/5.0/25.0 k
413A R-218/134a/600a (9.0/88.0/3.0)
414A R-22/124/600a/142b (51.0/28.5/4.0/16.5)
414B R-22/124/600a/142b (50.0/39.0/1.5/9.5)
415A R-22/152a (82.0/18.0)
415B R-22/152a (25.0/75.0)
416A R-134a/124/600 (59.0/39.5/1.5)
417A R-125/134a/600 (46.6/50.0/3.4)
418A R-290/22/152a (1.5/96.0/2.5)
419A R-125/134a/E170 (77.0/19.0/4.0)
420A R-134a/142b (88.0/12.0)
421A R-125/134a (58.0/42.0)
421B R-125/134a (85.0/15.0)
422A R-125/134a/600a (85.1/11.5/3.4)
422B R-125/134a/600a (55.0/42.0/3.0)
12
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
422C R-125/134a/600a (82.0/15.0/3.0)
422D R-125/134a/600a (65.1/31.5/3.4)
423A 134a/227ea (52.5/47.5)
424A R-125/134a/600a/600/601a (50.5/47.0/0.9/1.0/0.6)
425A R-32/134a/227ea (18.5/69.5/12)
426A R-125/134a/600/601a (5.1/93.0/1.3/0.6)
427A R-32/125/143a/134a (15.0/25.0/10.0/50.0)
428A R-125/143a/290/600a (77.5/20.0/0.6/1.9)
429A R-E170/152a/600a (60.0/10.0/30.0)
430A R-152a/600a (76.0/24.0)
431A R-290/152a (71.0/29.0)
432A R-1270/E170 (80.0/20.0)
433A R-1270/290 (30.0/70.0)
433B R-1270/290 (5.0/95.0)
433C R-1270/290 (25.0/75.0)
434A R-125/143a/134a/600a
435A R-E170/152a (80.0/20.0)
436A R-290/600a (56.0/44.0)
436B R-290/600a (52.0/48.0)
13
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
437A R-125/134a/600/601 (19.5/78.5/1.4/0.6)
438A R-32/125/134a/600/601a (8.5/45.0/44.2/1.7/0.6)
Number
Refrigerant Composition (Mass % )
Azeotropes
500 R-12/152a (73.8/26.2)
501 R-22/12 (75.0/25.0)
502 R-22/115 (48.8/51.2)
503 R-23/13 (40.1/59.9)
504 R-32/115 (48.2/51.8)
505 R-12/31 (78.0/22.0)
506 R-31/114 (55.1/44.9)
507A R-125/143a (50.0/50.0)
508A R-23/116 (39.0/61.0)
508B R-23/116 (46.0/54.0)
509A R-22/218 (44.0/56.0)
510A R-E170/600a (88.0/12.0)
2.1.4 Sistim refrigerasi
Sistem refrigerasi yaitu suatu sistem yang bertujuan untuk menghasilkan
proses refrigerasi. Jenis dari sistem refrigerasi tersebut yaitu :
14
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
2.1.4.1 Refrigerator
Refrigerator dan pompa kalor adalah suatu alat yang mealakukan siklus
refrigerasi. Secara umum cara kerja dari kedua alat ini sama. Namun memiliki
perbedaan dalam tujuannya. Refrigerator bertujuan untuk menjaga temperatur
sistem yang didinginkan pada temperatur rendah dengan cara menyerap panas
sistem tersebut. Sedangkan pompa kalor bertujuan untuk menjaga temperatur
panas pada lingkungan dengan cara menyerap panas dari sistem yang
didinginkan.
Gambar 1. Skema refrigerator
Performa dari alat tersebut dapat diekspresikan menggunakan coefficient
of performance ( COP ) :
15
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Hubungan dari kedua persamaan diatas dapat diekspresikan sebagai :
COPHP = COPR + 1
Aplikasi dari refrigerasi adalah pada pengkondisi udara (AC) dan kulkas
Aplikasi dari pompa kalor adalah pada mesin pemanas ruangan
Gambar 2. Aplikasi refrigerator pada kulkas
Gambar 3. Aplikasi refrigerator pada AC
16
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Gambar 4. Aplikasi pompa kalor pada heater
2.1.4.2 Daur Refrigerasi Carnot
Daur Carnot adalah daur reversibel (dapat dibalik) yang didefenisikan
oleh dua proses isotermal dan dua proses isentropik. Proses isentropik reversibel
adalah adiabatik, maka perpindahan energi sebagai panas ke atau dari zat yang
mengalami suatu daur Carnot berlangsung hanya selama proses isotermal dari
daur.
Gambar 5. Diagram proses daur refrigerasi Carnot dan Diagram TS
Proses yang dapat membentuk daur tersebut adalah:
1-2. Kompresi adiabatik
2-3. Pelepasan kalor isotermal
17
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
3-4. Ekspansi adiabatik
4-1. Pemasukan kalor isotermal
Suatu daur refrigerasi dinilai dengan menggunakan koefisien performansi
( coefficient of perfomance disingkat dengan COP):
COPR = netW
eQ
Wnet = Qc - Qe
COPr = eTcTeT
QeQceQ
= 1
cQeQ
=
1cTeT
Koefisien prestasi =
1T2T
1T
4S1S1T2T4S1S1T
2.1.4.3 Siklus Refrigerasi Gas
Siklus refrigerasi gas ( Gas refrigeration cycle ) ini merupakan siklus
Brayton reversible.
Gambar 6. Sistem daur refrigerasi gas dan diagram TS
18
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
COP dari sistem ini dapat ditentukan sebagai berikut :
Sistem ini sering ditemukan pada sistem pendinginan pesawat terbang
seperti terlihat pada skema berikut :
Gambar 7. Open cycle pada sistem pendingin pesawat terbang
Pada siklus refrigerasi gas ini juga ada yang menggunakan regenerator
yang bertujuan untuk meningkatkan efisiensinya, seperti terlihat pada skema
berikut :
Gambar 8. Siklus refrigerasi gas dengan regenerator dan diagram TS
19
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Gambar 9. Aplikasi siklus refrigerasi gas
2.1.4.4 Sistem Refrigerasi Absorbsi
Pada sistem refrigerasi ini biasanya digunakan untuk menurunkan suhu
suatu fluida cair. Contoh dari penggunaan sistem ini yaitu pada sistem
pembuatan es di pabrik es. Pada sistem ini dilakukan penggantian kompresor
yang biasa digunakan dalam suatu sistem refrigerasi dengan menggunakan
pompa sebagai komponen utamanya. Selain hal tersebut, juga digunakan suatu
fluida amonia ( NH3 ) sebagai fluida kerjanya. Seperti terlihat pada skema
berikut :
Gambar 10. Siklus refrigerasi absorbsi dengan amonia 20
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
COP dari proses refrigerasi ini dapat ditentukan sebagai :
Aplikasi dari siklus refrigerasi absorbsi :
1. Pembuatan es pada pabrik es
2. Pendinginan ruangan atau gedung dalam skala besar
3. Freezer Besar
4. Walk in cold room
Gambar 11. Walk in cold room
Kelebihan refrigerasi absorbsi dibandingkan dengan MPKU :
1. Dana yang dibutuhkan lebih kecil
Karena pada refrigerasi absorbsi tidak memakai kompresor tetapi
memakai pompa dan menggunakan solar energi sebagai energi
tambahan
2. Ramah lingkungan
Karena pada refrigerasi absorbsi tidak menimbulkan efek rumah
kaca sedangkan MPKU menimbulkan efek rumah kaca.
21
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
2.1.4.5 Siklus Kryogenik
Pada sistem refrigerasi ini,sistem menggunakan dua buah kompresor.
Sehingga untuk mencapai fluida bertekanan tinggi lebih mudah.
Gambar 12. Siklus Kryogenik dan Diagram T-s
2.1.4.6 Water chiller
Suatu sistem refrigerasi dengan fluida kerja air dengan cara mendinginkan
air dengan refrigeran melalui pertukaran panas. Biasanya digunakan pada AC
gedung bertingkat. Untuk lebih jelasnya, prinsip kerja ac central chiller water
system:
Panas ruangan diserap pada Cooling Coil dan kemudian diserap oleh
refrigeran sekunder (dalam hal ini adalah air) yang menyebabkan temperatur air
naik. Kemudian air hangat ini dibawa ke Thermal Strorage Tank. Di Thermal
Storage Tank,airhangatbercampur dengan air dingin, kemudian air campuran ini
kembali bersirkulasi keCooling Coil. Dari Thermal Storage Tank, air campuran
juga bersirkulasi ke Shell&Tube Evaporator untuk didinginkan, setelah itu, air
22
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
yang dingin tersebut kembali bersirkulasi ke Thermal Storage Tank untuk
bercampur dengan Aircampuran
Pada Shell & Tube Evaporator, panas dari air campuran ini akan diserap
oleh refrigerant primer cair sehingga berubah fasa menjadi uap. Refrigerant uap
ini setelah dikompresi di compressor akan bersirkulasi ke Shell & Tube
Condenser dimana panas akan dibuang dan menyebabkan refrigerant uap mencair
pada tekanan tinggi. Selanjutnya, refrigerant cair bertekanan tinggi ini akan
bersirkulasi kembali menuju Shell & Tube Evaporator dengan terlebih dahulu
mengalami penurunan tekanan pada Throttling Valve. Panas yang dibuang pada
Shell & Tube Condenser akan diserap oleh air sebagai media penukar kalor, dan
kemudian bersirkulasi menuju Cooling Tower. Air hangat ini kemudian
didinginkan di Cooling Tower dan kemudian kembali bersirkulasi kembali ke
Shell & Tube Condenser.
Gambar 13. Sistem AC central Wather Chiller
2.1.5 Daur Kompresi Uap
2.1.5.1 Daur kompresi uap ideal
Daur kompresi uap merupakan daur yang paling banyak diterapkan untuk
mesin pendingin. Pada daur kompresi uap terjadi empat macam proses yaitu
23
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
proses kompresi, kondensasi (pengembunan), ekspansi dan evaporasi
(penguapan).
Gambar 14. Skema daur kompresi uap dan diagram TS
Diagram T-s ideal Diagram P-h ideal
Gambar 15. Diagram PV dan TS siklus ideal
Proses – proses yang dapat membentuk daur kompresi uap standar adalah:
1-2 Proses isentropik ( dari uap jenuh menuju tekanan kondensor ).
24
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
2-3 Pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan, menyebabkan
penurunan panas lanjut (desuperheating) dan pengembunan
refrigeran.
3-4. Ekspansi tidak reversibel pada entalpi konstan, dari cairan jenuh
menuju tekanan evaporator.
4-1. Penambahan kalor reversibel pada tekanan tetap, yang
menyebabkan penguapan menuju uap jenuh.
2.1.5.2 Daur kompresi uap nyata
Pada daur kompresi uap nyata proses kompresi berlangsung tidak
isentropik, hal ini disebabkan oleh adanya kerugian mekanis dan pengaruh
temperatur lingkungan selama proses kompresi. Gesekan dan belokan pipa,
meyebabkan penurunan tekanan di dalam alat penukar kalor (heat exchanger).
Akibatnya kompresi dari titik 1 menuju titik 2 memerlukan lebih banyak kerja
dibandingkan dengan daur ideal. Untuk menjamin seluruh refrigeran dalam
keadaan cair sewaktu memasuki alat ekspansi, diusahakan refrigeran
meninggalkan kondensor dalam keadaan sub dingin. Kondisi panas lanjut
refrigeran yang meninggalkan evaporator disarankan untuk mencegah kerusakan
kompresor akibat terisapnya cairan.
Diagram T-s aktual Diagram P-h aktual
Gambar 16. Diagram PV dan TS siklus aktual
25
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
2.1.6 Komponen Siklus Kompresi Uap Ideal
Mesin pendingin kompresi uap terdiri dari empat komponen utama, yaitu
kompresor, kondensor, evaporator, alat ekspansi.
a. Kompresor
Kompresor merupakan alat yang digunakan untuk menaikkan tekanan
suatu gas sehingga gas tersebut memiliki energy yang cukup untuk
menggerakkan sesuatu dengan memanfaatkan tekanannya
Gambar 17. Kompresor
b. Kondensor
Kondensor merupakan alat yang digunakan untuk melepaskan energy
thermal yang terdapat didalam fluida ke luar (lingkungan), sehingga terjadi
penurunan tekanan dan juga perubahan fasa refrigerant menjadi cair pada alat
ini
Gambar 18. Kondensor
26
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
c. Evaporator
Merupakan alat yang digunakan untuk menaikkan temperatur dan juga
tekanan pada refrigerant sehingga nantinya akan dapat di naikkan tekanannya
dengan menggunakan kompresor. Pada alat ini terjadi perubahan fasa cair
menjadi uap.
Gambar 19. Evaporator
d. Alat Ekspansi
Katup expansi berfungsi untuk mengatur refrigeran yang masuk ke
evaporator. Katup expansi dilengkapi pegas katup, bola thermal, dan
diafragma. Katup ditekan oleh pegas agar selalu menutup sedangkan bola
thermal selalu berusaha mendorong katup untuk membuka. Diafragma terletak
di atas katup expansi dan berhubungan dengan pena penggerak katup. Jika
pena katup turun, maka katup akan membuka dan sebaliknya apabila
kompresor hidup, maka aliran refrigeran cair yang bertekanan tinggi masuk
dan katup jarum akan membuka lebar.
Ketika kevakuman pada saluran masuk, besar tekanan dalam bola
thermal sangat tinggi , kemudian tekanan ini diteruskan oleh diafragma lewat
pipa kapiler. Tekanan bola thermal dalam diafragma melawan tekanan pegas
katup dan tekanan pipa equalizer sampai diafragma melengkung. Lengkungan
diafragma tersebut diteruskan ke katup dengan perantaraan pena penggerak.
Katup membuka dan refrigeran dalam evaporator naik karena dipanasi oleh
udara hangat yang melewati evaporator, akibatnya refrigeran mendidih dan 27
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
menjadi gas. Gas refrigeran tersebut mengalir menuju saluran pemasukan
pemasukan ke kompresor. Walau sedang mendidih suhunya tetap dingin dan
membantu mendinginkan bola thermal sehingga akan mengurangi tekanan pada
diafragma.
Gambar 20. Katup ekspansi
Ketika refrigeran melewati evaporator, tekanan saluran hisap naikdan
tekanan ini mendorong diafragma. Jika tekanan dalam bola thermal turun sama
dengan kenaikan tekanan dalam saluran hisap, pegas akan menutup katup.
Apabila katup tertutup, refrigeran tidak mengalir ke evaporator, tekanan saluran
masuk turun dan suhu naik.Turunnya tekanan mengurangi kenaikan equlizer
pada diafragma. Bersamaan dengan tekanan bola thermal naik karena suhu
saluran masuk naik.Hal ini membuat diafragma melengkung ke bawah dan
membuka katup sehingga refrigeran lebih banyak masuk ke evaporator.
Bekerjanya katup expansi diatur sedemikian rupa agar membuka dan
menutupnya katup tersebut sesuai dengan temperatur evaporator atau tekanan di
dalam sistem.
Ada 2 tipe katup expansi yang sering d pergunakan:
1.Katup Expansi bentuk Siku/Kapiler
2.Katup Expansi bentuk Blok / Kotak
28
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Gambar 21. Katup ekspansi siku dan blok
2.1.7 Dasar – Dasar Psikometri
Psikrometri merupakan kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan uap
air yang mempunyai peranan penting di dalam bidang teknik pengkondisian
udara. Diagram psikometrik merupakan sebuah grafik yang menunjukkan suatu
hubungan antara temperatur, kelembaban, entalpi dan kandungan uap air.
Gambar 22. Diagram Psikometrik
Variabel yang mempengaruhi pada diagram psikomterik :
2.1.7.1 Kelembaban relatif
Kelembaban relatif (relative humidity) didefenisikan sebagai
perbandingan fraksi molekul uap air di dalam udara basah terhadap fraksi molekul
uap air jenuh pada temperatur dan tekanan yang sama sehingga :
29
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
2.1.7.2 Rasio kelembaban.
Rasio kelembaban (humidity ratio) adalah berat atau massa air yang
terkandung dalam setiap kilogram udara kering.
W =
W =
Dimana:
Ps = tekanan parsial uap air dalam keadaan jenuh
Pt = tekanan atmosferik = Pa + Ps, Pa
2.1.7.3 Entalpi.
Entalpi adalah energi kalor yang dimiliki oleh suatu zat pada temperatur
tertentu. Entalpi (h) campuran udara kering dan uap air adalah jumlah dari
entalpi udara kering dan entalpi uap air.
2.1.7.4 Volume spesifik.
Volume spesifik adalah volume udara campuran dengan satuan meter-
kubik per kilogram udara kering. Untuk menghitung volume spesifik (v)
campuran udara-uap, digunakan persamaan gas ideal.
Dari persamaan gas ideal, volume spesifik v adalah:
30
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
v = m3/kg udara kering
2.1.7.5 Temperatur bola basah dan bola kering.
Temperatur bola basah (Twb) adalah temperatur yang terbaca pada
termometer dengan sensor yang dibalut kain basah untuk menghilangkan
pengaruh radiasi panas. Temperatur bola kering (Tdb) adalah temperatur yang
terbaca pada termometer dalam kondisi udara terbuka.
2.1.7.6 Prestasi daur kompresi uap
Apabila operasi dimaksudkan untuk tujuan pendinginan, maka indeks
prestasi sistim sebanding dengan panas yang diserap evaporator dibanding
dengan kerja kompresor sebenarnya.
COPR =
Apabila operasi dimaksudkan untuk tujuan pemanasan, maka indeks
prestasi sistim merupakan perbandingan antara panas yang dilepaskan
kondensor dengan kerja kompresor sebenarnya.
COPHP = aW
3,2Q
aW
Qc
2.1.7.7 Garis jenuh (saturation line).
Garis jenuh adalah garis yang menunjukkan batas uap air yang mulai
mengembun jika uap ini didinginkan dengan tekanan tetap
31
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
2.1.7.8 Panas sensible dan panas laten
Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa (wujud) benda,
Panas sensible adalah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan temperatur, tetapi phasa (wujud) tidak berubah
2.1.8 Aplikasi MPKU
Tabel 1.3 Aplikasi MPKU
32
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
2.2. Teori Dasar Alat Ukur
Alat Ukur Tekanan
Untuk mengukur tekanan refrigeran digunakan pengukur tekanan tabung
bourdon yang banyak digunakan dalam pengukuran tekanan statik.
Gambar 23. Pressure gauge tabung bourdon
Alat Ukur Temperatur
Alat ukur yang digunakan untuk pengukuran temperatur adalah
termometer jenis tabung.
33
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Gambar 24. Thermometer tabung
Pengukuran Daya
Alat pengukur daya digunakan untuk pengukuran daya fan dan daya
kompresor. Alat ukur yang dipakai adalah Ampermeter untuk menghitung jumlah
arus yang masuk dari sumber dan Voltmeter untuk menghitung besar tegangan
yang diterima oleh kompresor dan fan.
Daya adalah perkalian kuat arus I (A), dengan tegangan listrik V (Volt)
dikali dengan phi (ϕ ) yang nilainya dari 0 sampai dengan 1.
P =V⋅I⋅ϕ (Watt )
Susunan alat ukur tegangan (voltmeter) dan kuat arus (ampermeter) dapat
dilihat pada gambar berikut
Gambar 25.Skema pengukuran daya kompresor
34
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
BAB III
METODOLOGI
3.1. Peralatan Percobaan
3.2. Alat Ukur
Alat ukur yag digunakan:
35
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
1. Tabung Bourdon
2. Termometer
3. Amperemeter
4. Voltmeter
3.3. Asumsi-asumsi
Asumsi-asumsi yang dipakai pada percobaan kali ini adalah:
1. temperatur ruangan konstan
2. tekanan ruangan saat pengujian konstan
3.4. Prosedur Percobaan
1. Cek air yang ada pada wadah termometer bola basah disaluran udara
evaporator dan kondensor.
2. Hubungkan kabel input ke sumber listrik.
3. Hubungkan kabel input kompresor ke sumber listrik
4. Cek kerja kompresor dengan mengamati perubahan tekanan yang
terjadi pada pressure gauge, bila terjadi perubahan lanjutkan ke
prosedur berikutnya.
5. Biarkan mesin tetap bekerja sampai kondisi stabil dengan
memperhatikan jarum ukur pressure gauge menunjukkan angka
tertentu.
6. Amati dan catat perubahan tekanan yang terjadi pada tingkat keadaan 1
sampai dengan tingkat keadaan 4 dan juga catat perubahan temperatur
refrigeran pada masing-masing tingkat keadaan tersebut.
7. Amati dan catat perubahan temperatur bola basah dan temperatur bola
kering pada saluran udara evaporator dan saluran udara kondensor.
8. Lakukan prosedur diatas beberapa kali dengan sistematis
36
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
BAB IV
DATA
4.1 DATA PERCOBAAN
No
State 1 State 2 State 3 State 4Saluran udara
kondensor Saluran Udara Evaporator
P1 T1 P2 T2 P3 T3 P4 T4
Masuk Keluar Masuk Keluar
TdbTwb Tdb Twb Tdb Twb Tdb Tdb
1 20 20 185 36 210 40 34 -12 27 25 36 29 26 26 2425 24
2 24 17 210 41 245 42 36 -10 27 26 37 34 26 25 24 23
3 31 17 225 43 245 45 41 -8 27 26 40 37 25 25 23 23
4 32 17 235 46 245 46 43 -7 27 26 41 39 25 25 23 22
5 33 17 240 47 250 47 39 -7 27 26 42 39 25 24 23 22
37
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Padang, 2011
Asisten
( Daniel Azhari )
4.2 CONTOH PERHITUNGAN
Dilakukan 5 kali percobaan dengan waktu yang berbeda. Contoh perhitungan
diambil data ke dua.
Data dari percobaan:
1. Kondisi Ideal
Tingkat keadaan 1 P1 = 24 Psi = 165,474 kPa
Dari tabel temperatur
P T H S
163,9 -20 392,7 1,802
165,47 T1 H1 S1
170,9 -29 393,1 1,800
Interpolasi
163 ,9−165 ,47163 ,9−170 ,9
= −20−T 1−20−(−29 )
T 1=−29 ,77oC
163 , 9−165 ,47163 , 9−170 ,9
=392, 7−h1392, 7−393 ,1
h 1=392, 79 kJ / Kg
38
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
163 ,9−165 ,47163 ,9−170 ,9
= 1,802−S11 ,802−1 ,800
S1=1 ,801kj/kg.K
Tingkat keadaan II
P2 = 1447,89 kPa T2 = 41oC S2 = S1 = 1,801 kJ/KgK
Dari tabel tekanan
1400 kPa 1447,89 kPa 1500 kPa
T H S H S H S T
70 445,3 1,795 ... ... 448,
3
1,797 75
... ... ... H2 1,801 ... 1,801 ...
75 449,5 1,807 ... ... 452,
5
1,760 80
Interpolasi h @1447,89 kpa batas atas
P H
1400 441,5
1447,89 h
1500 446,1
1400−1447 ,891400−1500
=441 ,5−h441 ,5−446 , 1
h=446 , 74 kJ / Kg
39
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Interpolasi h @ 1447,89 kPa batas bawah
P H
1400 449,5
1447,89 H
1500 452,5
1400−1447 ,891400−1500
=449 ,5−h449 ,5−452 , 5
h=450 , 94 kJ / Kg
Interpolasi s @ 1447,89 kPa batas atas
P s
1400 1,795
1447,89 S
1500 1,797
1400−1447 ,891400−1500
= 1 , 795−s1 ,795−1 ,797
s=1 , 796kJ / Kg . K
Interpolasi s @ 1447,89 kPa batas bawah
P s
1400 1,807
1447,89 S
1500 1,809
1400−1447 ,891400−1500
= 1 , 807−s1 ,807−1 , 809
s=1 ,808 kJ / Kg .K
40
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Maka pada tabel menjadi
P2 = 1447,89 kPa
h s
446,74 1,796
H2 1,801
450,94 1,808
446 ,74−h446 ,74−450 ,94
=1 ,796−1,8011 ,796−1 ,808
h2 s=448 ,49 kJ / Kg
Interpolasi T @ 1400 kPa batas atas
T s
70 1,795
1,801
75 1,807
70−T70−75
=1 , 795−1 , 8011 ,795−1 , 807
T=72 ,5C
Interpolasi T @ 1500 kPa batas bawah
T s
75 1,797
T 1,801
80 1,809
75−T75−80
=1 ,791−1 , 8011 ,797−1 , 809
T=76 ,67 C
41
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Maka T pada 1447,89 kPa
P T
1400 72,5
1447,89 T2
1500 76,67
1400−1447 ,891400−1500
=72 ,5−T 272 ,5−76 ,67
T 2=74 ,49 C
Tingkat keadaan III
P3 = P2 = 1447,89 kPa (Cair jenuh)
S3 = Sf dan h3 = hf
P T Sf Hf
1424 37 1,154 245,7
1447,89 T3 S3 H3
1460 38 1,158 247
1424−1447 ,891424−1460
=37−T37−38
T 3=37 , 66 C
1424−1447 ,891424−1460
= 1,154−s31 ,154−1, 158
s3=1 ,156 kj /kg . K
1424−1447 ,891424−1460
=245 ,7−h3245 ,7−247
h3=246 ,56 kj /kg
Interpolasi Tingkat keadaan IV
42
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
P4 = P1 = 165,474 kPa
h4 = h3 = 246,56 kj/kg (isenthalpi)
T4 = T1 = -29,77 oC
P hf hg sf sg
163,9 165,9 392,6 0,869 1,82
165,474
hf 392,79 sf 1,8
170,9 167 392,9 0,873 1,78
163 ,9−165 ,474163 ,9−170 ,9
= 0 ,869−sf0 ,869−0 ,873
sf =0 ,87 kJ / Kg . K
163 , 9−165 ,474163 , 9−170 ,9
=165 , 9−hf165 , 9−167
hf =166 , 15 kJ / Kg . K
Sfg = sg – sf = 1,8 – 0,87 = 0,93
Hfg = hg – hf = 392,79 – 166,15 = 226,64
Maka x = (h3 - hf)/hfg = (246-56 – 166,15)/226,64 = 0,355
S4 = sf + x.sfg
= 0,87 + 0,355 . 0,93 = 1,2 kj/kg.K
Hasil perhitungan data no 2 (ideal):
P1 = 165,474 kPa T1 = -29,77 oC
H1 = 392,79 kj/kg
S1 = 1,801 kj/kg.K
P2 = 1447,89 kPa T2 = 74,49 oC
H2s = 448,49 kj/kg 43
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
S2 = 1,801 kj/kg.K
P3 = 1447,89 kPa T3 = 37,66 oC
H3 = 246,56 kj/kg
S3 = 1,156 kj/kg.K
P4 = 165,474 kPa T1 = -29,77 oC
H4 = 246,56 kj/kg
S4 = 1,2 kj/kg.K
Kemudian dapat dihitung :
a. Penghitungan daya aktual
Wa = 0,75 x V x I
= 0,75 x 220 x 3
= 495 Watt
b. Penghitungan daya isentropic
Ws = ηs x Wa
= 0,8 x 495 Watt
= 396 Watt
= 0,396 kj/s
c. Penghitungan laju aliran massa refrigerant ( mref )
mref=[wsh 2 s−h1 ]
=[0 , 396 kJ /s(448 ,49−392 , 79)kJ /kg ]=0 ,0071 kg /s
d. Penghitungan pelepasan kalor oleh kondensor (Qk)
44
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Q̇ k=mref x( h2 s−h3)=0 ,0071kg /sx ( 448 ,49−246 ,56 )kJ / Kg=1 ,03 kj / s
e. Perhitungan Penyerapan kalor oleh evaporator (Qe)
Q̇ e=mref x (h1−h 4 )=0 ,0071 kJ / sx (392,79−246 ,56 )kJ / Kg=1 ,03 Kw
f. Perhitungan COPR dan COPHP
CO Pr=QeWs
=1 , 03 kj / s0 , 396 kj /s
=2 ,611
COPhp=QkWs
=1 ,434 kj /s0 ,396 kj /s
=3 , 611
2. Kondisi Aktual
Tingkat keadaan I
P1 = 24 Psi = 165,474 kPa
T1 = 17 oC Tsat@165,474 kPa = -29,77 oC Tsat < T1 = Superheated
P 160 165,474 170
T H S H S H S
15 421,8 1,914 ... ... 421,7 1,907
17 423,6 1,9184 H1 S1 423,02 1,9118
20 425,1 1,925 ... ... 425 1,919
Maka : 45
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
P H S
160 423,6 1,918
165,474 h1 s1
170 423,02 1,819
Interpolasi
160−165 , 474160−170
=423 ,6−h1423 ,6−423 ,02
h1=423 ,28 kJ /Kg
160−165 , 474160−170
= 1 , 918−s11 , 918−1 ,919
s 1=1 , 92 kJ /Kg . K
Tingkat keadaan II
P2 = 210 Psi = 1447,89 kPa
T2 = 41oC Tsat@1447,89 kPa = 37,66 oC Tsat < T2 = Superheated
P 1400 1447,89 1500
T H S H S H S
40 419,1 1,714
... ... 417 1,702
41 420,02 1,717
H2 S2 417,96 1,705
45 423,7 1,729
... ... 421,8 1,718
Maka :
P H S
1400 420,02 1,717
1447,89 H2 S2
46
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
1500 417,96 1,7052
1400−1447 ,891400−1500
=420 , 02−h420 , 02−417 ,96
h 2a=419 ,03 kJ/Kg
1400−1447 ,891400−1500
= 1 ,717−s1 ,717−1 .7052
s2=1,711 kJ / KgK
Tingkat keadaan III
P3 = 245 Psi = 1689,215 kPa
T3 = 42oC Tsat@1689,215 kPa = 44,01 oC Tsat > T3 = cair jenuh
S4 = Sf dan h3 = hf
P Hf Sf
1689 255 1,183
1689,215 H3 S3
1729 256,4 1,187
1689−1689 ,2151689−1500
=255−h3255−256 ,4
h3=255 ,01 kJ/Kg
1689−1689 ,2151689−1729
= 1 ,183−s31, 183−1, 187
s3=1 ,183 kJ /KgK
Tingkat Keadaan IV
P4 = 36 Psi = 248,211 kPa
T4 = - 10 o C Tsat@248,211 kPa = 19,697 oC Tsat > T4
S4 = Sf h4 = hf
47
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
P Hf Sf
245,3 177 0,914
248,211 H4 S4
254,9 178,36 0,918
254 ,3−248 ,211245 ,3−254 ,9
=177−h 4177−178 ,36
h4=177 ,36 kJ/Kg
254 ,3−248 ,211245 , 3−254 ,9
= 0 ,914−s 40 , 914−0 ,918
s 4=177 , 36 kJ/Kg
Hasil perhitungan data no 2 (aktual) :
P1 = 165,474 kPa H1 = 423,28 kj/kg
T1 = 17 oC S1 = 1,92 kj/kg.K
P2 = 1447,89 kPa H2a = 419,03 kj/kg
T1 = 41 oC S2 = 1,711 kj/kg.K
P3 = 1689,215 kPa H3 = 255 kj/kg
T1 = 42 oC S3 = 1,183 kj/kg.K
P4 = 248,211 kPa H4 = 177,36 kj/kg
T1 = -10 oC S4 = 0,915 kj/kg.K
Kemudian dapat dihitung :
a. Penghitungan daya aktual
Wa = 0,75 x V x I
= 0,75 x 220 x 3
48
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
= 495 Watt
b. Penghitungan daya isentropic
Ws = ηs x Wa
= 0,8 x 495 Watt
= 396 Watt
= 0,396 kj/s
c. Penghitungan laju aliran massa refrigerant ( mref )
mref=[wsh 2 s−h 1 ]
=[0 , 396kJ /s(419 ,03−423 ,28 )kJ / s ]=−0 ,093kg /s
d. Penghitungan pelepasan kalor oleh kondensor (Qe)
Q̇ e=mref x (h1−h 4 )=−0 ,093 kg/ sx (423 ,28−177 ,36 )kJ /Kg=−22,914 kj /s
e. Perhitungan Penyerapan kalor oleh evaporator (Qk)
Q̇ k=mref x( h2a−h 3 )=−0 ,0936 kg/ sx (419 ,03−255 ,01)kJ /Kg=−15 ,253 kj /s
f. Perhitungan COPR dan COPHP
CO Pr=QeWs
=−22 ,914 kj /s0 , 396 kj /s
=57 , 86
COPhp=QkWs
=−15 ,253 kj / s0 ,396 kj /s
=−38 ,517
49
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
3. Pengujian Pengkondisian Udara kondensor
a. Masuk b. Keluar
Tdb = 27 oC Tdb = 37 oC
Tdb = 26 oC Tdb = 34 oC
Dari diagram psikometri
hin = 81 kJ/Kg hout = 123 kJ/Kg
win = 0,021 wout= 0,0334
Oin = 91 % Oin = 81 %
ʋ = 0,878 m3/kg udara kering ʋ = 0,922 m3/kg udara kering
Vudara = 2,032 m/s
Ak = 0,1139 m2
a) mudara = ρudara x Ak Udara x Vudara
= 0,272 Kg/s
b) Qudara = mudara x (hout-hin)
= 11,92 kj/s
4. Pengujian pengkondisian Udara evaporator
a. Masuk b. Keluar
Tdb = 26 oC Tdb = 24 oC
Tdb = 25 oC Tdb = 23 oC
Dari diagram psikometri
hin = 77 kJ/Kg hout = 69 kJ/Kg
win = 0,0198 wout= 0,0175
50
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Oin = 91 % Oout = 94 %
ʋ = 0,872 m3/kg udara kering ʋ = 0,866 m3/kg udara kering
Vudara = 2,032 m/s
Ak = 2,21 m2
a) mudara = ρudara x Ak x VUdara
= 5,28 Kg/s
b) Qudara = mudara x (hout-hin)
= -42,24 kj/s
51
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
4.3 Tabel hasil perhitungan
52
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
Saluran udara kondensor
No. Masuk Keluar m ud sisi masuk sisi keluar
Qk Tdb(oC) Twb(oC) Tdb(oC) Twb(oC) kg/s h in W in Φ in h out W out Φout
1 27 25 36 29 0.272 76 0.02 85 95 0.023 60 5.168
2 27 26 37 34 0.272 81 0.021 91 123 0.033 81 11.424
3 27 26 40 35 0.272 81 0.021 90 129 0.034 71 13.056
4 27 26 41 35 0.272 80 0.021 92 157 0.045 88 20.944
5 27 26 42 35 0.272 80 0.021 92 157 0.045 82 20.944
Saluran udara evaporator
Masuk Keluar m ud sisi masuk sisi keluar
QeNo. Tdb(oC) Twb(oC) Tdb(oC) Twb(oC) kg/s h in W in Φ in h out W out Φout
1 26 26 25 24 5.28 80 0.021 100 75 0.019 90 -26.40
2 26 25 24 23 5.28 77 0.019 91 69 0.017 94 -42.24
3 25 25 23 23 5.28 77 0.02 100 69 0.018 100 -42.24
4 25 25 23 22 5.28 76 0.02 100 64 0.016 90 -63.36
5 25 24 23 22 5.28 72.5 0.019 90 64 0.016 90 -44.88
53
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
4.4 Grafik
1 2 3 4 50
0.51
1.52
2.53
3.54
4.5
COPr,COPhp Vs Jumlah pengujian(IDEAL)
COPrCOPhp
Jumlah pengujian
Nila
i CO
P
1 2 3 4 5
-160-140-120-100
-80-60-40-20
0
COPr,COPhp Vs Jumlah Pengujian(AKTUAL)
COPrCOPhp
Jumlah Pengujian
Nila
i CO
P
54
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
4.5 Analisa
Pada pengujian mesin pendingin kompresi uap ini dilaukan sebanyak lima
kali, agar didapatkan hasil yang lebih akurat. Karean semakin banyak percobaan
yang dilaukan, maka semakin akurat data percobaan yang dilakukan.
Setelah dilakukan percobaan mengenai mesin pendingin kompresi uap ini,
maka dilakukanlah perhitungan. Dari hasil perhitungan tersebut didapatkan berupa
grafik P-v dan T-s yaitu dalam kondisi ideal dan actual. Pada grafik tersebut yang
diambil dari data pengujian no dua. Dapat dilihat pada diagram T-s, saat tingkat
keadaan satu fasa refrigerant berada pada fasa uap jenuh yaitu keluaran dari
evaporator. Kemudian pada tingkat keadaan dua yaitu keluaran dari kompresor
diaman temperaturnya naik. Pada keadaan satu dan dua ini dalam keadaan
isentropic. Pada tingkat keadaan tiga yaitu keluaran dari kondensor,
temperaturnya menjadi menurun sampai menuju katup ekspansi. Pada tingkat
kedaan dua tadi kondisi fasa dari refrigerant adalah fasa uap. Sedangkan pada
keadaan tiga dan empat, fasa refrigerant yaitu fasa cair jenuh. Begitu pula dengan
diagram P-hnya, dapat dilihat bahwa fasa dari refrigerant pada tingkat keadaan
satu yaitu uap, pada tingkat keadaan dua juga uap. Sedang kan yang ketiga dan
keempat berada dalam keadaan cair jenuh.
Pada kondisi aktual terdapat data – data yang cukup berbeda dengan
kondisi ideal. Yaitu pada temperature tingkat keadaan empat pada diagram T-s,
temperaturnya bernilai minus. Namun dilihat dari tingkat keadaannya sama
dengan kondisi ideal. Yaitu pada tingkat keadaan satu berada pada kondisi fasa
uap, tingkat keadaan dua pada fasa uap juga, tingkat keadaan tiga cair jenuh dan
keempat juga dalam keadaan cair jenuh.
Pada garfik COPr,COPhp Vs jumlah pengujian yang ideal, dapat dilihat
bahwa nilai COP pada pengujian satu sampai lima hampir sama umumnya tau
saling mendekati nilainya. Pada kondisi actual terdapat nilai COP nya beragam.
Ini bias disebabkan oleh data dari percobaan yang kurang akurat, sehingga pada
saat melakukan perhitungan didapatkan hasil yang kurang akurat.
55
Mesin Pendingin Kompresi Uap Kelompok 6
Universitas Andalas
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan percobaan dan perhitungan, maka dapat disimpulkan :
- Prinsip dari sistem pendingin adalah menjaga temperature ruangan yang
akan didinginkan berada dibawah temperature lingkungannya.
- Prinsip dari mesin pendingin kompresi uap ini adalah memindahkan panas
dari temperature yang lebih rendah ketemperatur yang lebih tinggi.
5.2 Saran
Untuk pelaksanaan praktikun selanjutnya diharapkan kondisi alat
percobaan telah sempurna dan refrigerant sebaiknya ditukar. Sehingga nilai hasil
pecobaan yang sebenarnya dapat dicapai.
56