i
KARAKTERISTIK MESIN FREEZER DENGAN PANJANG PIPA
KAPILER 190 CM
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan Oleh:
STEFANUS TRI NUGROHO
NIM : 095214033
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE CHARACTERISTICS OF A FREEZER MACHINE WITH A 190 CM
CAPILLARY PIPE
FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement
as to obtain the Academic Engineering degree
in Mechanical Engineering Study Program
By:
STEFANUS TRI NUGROHO
Student Number : 095214033
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii SANATA DHARMA UNIVERSITY
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Teknologi mesin freezer saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia
modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup,
namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial yang menunjang kehidupan
manusia. Mesin Pembeku (freezer, ice maker, cold storage, dll) dipergunakan
untuk membekukan bahan bahan yang ada didalamnya. Dengan kondisi yang
beku, buah buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama. Tujuan
dari penelitian ini adalah : (a) membuat mesin freezer (b) menghitung kerja
kompresor mesin freezer persatuan massa refrigeran (c) menghitung energi kalor
persatuan massa refrigeran yang diserap mesin freezer (d) menghitung energi
kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas mesin freezer (e) menghitung COP.
Penelitian dilakukan di laboratorium. Mesin freezer yang dipergunakan
dalam penelitian memakai siklus kompresi uap. Mesin freezer menggunakan pipa
kapiler dengan panjang pipa kapiler 190 cm. Daya kompresor sebesar 115 W.
Evaporator dan kondenser yang digunakan adalah komponen standar dari mesin
freezer berdaya 115 W. Data-data penelitian yang diambil pada penelitian
meliputi suhu dan tekanan pada mesin freezer. Nilai- nilai entalpi diambil dari P-h
diagram yang didasarkan nilai suhu dan tekanan dari hasil penelitian. Perhitungan
kalor yang diserap evaporator, kalor yang dibuang kondenser dan kerja kompresor
serta COP didasarkan pada entalpi yang diperoleh.
Penelitian memberikan hasil (a) mesin freezer sudah berhasil dibuat dan
bekerja dengan baik. (b) kerja kompresor persatuan massa refrigeran pada saat
nilainya tetap dengan harga Win sebesar 54 kJ/kg, pada t=360 menit. (c) Kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran pada saat nilainya tetap
dengan harga Qin sebesar 144 kJ/kg, pada t=360 menit. (d) Kalor yang dilepas
kondensor persatuan massa refrigeran pada saat nilainya tetap dengan harga Qout
sebesar 198 kJ/kg, pada t=330 menit. (e) COP yang dihasilkan pada saat nilainya
tetap dengan harga COP sebesar 2,67 kJ/kg, pada t=360 menit.
Kata Kunci : kompresi uap, mesin freezer, COP, kondensor, evaporator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas berkah dan rahmat Tuhan Yang Maha Sempurna,
sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini
merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program
studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Penulis merasa bahwa penelitian yang sedang di lakukan merupakan
penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan
langsung cara pembuatan dari awal, pengambilan data, pemahaman tentang
prinsip kerja alat, dan solusi yang tepat terhadap masalah yang dihadapi. Penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Karakteristik Mesin Freezer
Dengan Panjang Pipa Kapiler 190 cm ” ini karena adanya bantuan dan kerjasama
dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin dan
sekaligus sebagai dosen pembimbing Tugas Akhir.
3. Wibowo Kusbandono, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik yang
telah membimbing saya selama kuliah.
4. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi
selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i
TITLE PAGE ...................................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................ v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................... vi
ABSTRAK .......................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.l Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................ 3
1.3 Batasan Masalah.................................................................................. 4
1.4 Manfaat Penelitian .............................................................................. 4
BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ................................... 5
2.1 Dasar Teori ......................................................................................... 5
2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................ 21
BAB III. PEMBUATAN ALAT DAN METODE PENELITIAN .................... 22
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
3.l Pembuatan Alat ................................................................................... 22
3.2 Metodologi Penelitian ......................................................................... 30
BAB IV. HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN
DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 33
4.1 Hasil Penelitian ................................................................................... 33
4.2 Perhitungan ......................................................................................... 38
4.3 Pembahasan ......................................................................................... 42
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 46
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 46
5.1 Saran ................................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 48
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Tekanan masuk kompresor ( P1 ) dan
tekanan keluar kompresor ( P2 ) ........................................... 33
Tabel 4.2. Suhu masuk kompresor ( T1 ) dan
Suhu keluar Kompresor ......................................................... 34
Tabel 4.3. Suhu masuk kondensor ( T2 ) dan
Suhu keluar kondensor ( T3 ) ................................................ 35
Tabel 4.4. Suhu masuk evaporator ( T4 ) dan
Suhu evaporator ..................................................................... 36
Tabel 4.5. Nilai entalpi ............................................................................ 37
Tabel 4.6. Energi yang diserap evaporator
persatuan massa .................................................................... 38
Tabel 4.7. Kerja kompresor ..................................................................... 39
Tabel 4.8. Energi yang dilepas kondensor
persatuan massa .................................................................... 40
Tabel 4.9. COP ......................................................................................... 41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Freezer ..................................................................................... 6
Gambar 2.2. Kompresor Hermetik .................................................................. 7
Gambar 2.3. Condenser ............................................................................... 8
Gambar 2.4. Filter ........................................................................................ 9
Gambar 2.5. Pipa Kapiler ............................................................................. 9
Gambar 2.6. Evaporator Plat ....................................................................... 10
Gambar 2.7. Perpindahan Kalor Konduksi .................................................. 11
Gambar 2.8. Perpindahan Kalor Konveksi .................................................. 11
Gambar 2.9. Skematik Mesin Freezer
Siklus Kompresi Uap ............................................................. 14
Gambar 2.10. Diagram P-h ............................................................................ 15
Gambar 3.1. Kompresor ............................................................................... 22
Gambar 3.2. Kondenser ................................................................................ 23
Gambar 3.3. Pipa kapiler .............................................................................. 24
Gambar 3.4. Evaporator ................................................................................ 25
Gambar 3.5. Filter ........................................................................................ 25
Gambar 3.6. Tube cutter .............................................................................. 26
Gambar 3.7. Pelebar Pipa ............................................................................ 26
Gambar 3.8. Pompa Vakum ......................................................................... 27
Gambar 3.9. Manifold Gage ......................................................................... 28
Gambar 3.10. Alat Las Tembaga ................................................................... 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 3.11. Bahan Las ................................................................................ 29
Gambar 3.12. Spiral ........................................................................................ 29
Gambar 3.13. Mesin Freezer .......................................................................... 31
Gambar 3.14. Posisi Pemasangan Alat Ukur .................................................. 32
Gambar 4.1. Energi kalor yang diserap evaporator persatuan
massa refrigeran dari t= 30 sampai t= 480 menit .................... 42
Gambar 4.2. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran
dari t= 30 sampai t= 480 menit ............................................... 43
Gambar 4.3. Energi kalor yang dilepas condenser persatuan
massa refrigeran dari t= 30 sampai t= 480 menit .................... 44
Gambar 4.4. Hubungan COP terhadap waktu dari t=30
sampai t=480 menit .................................................................. 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem refrigerasi sangat menunjang peningkatan kualitas hidup manusia.
Kemajuan dalam bidang refrigerasi akhir-akhir ini adalah akibat dari
perkembangan sistem kontrol yang menunjang kinerja dari sistem refrigerasi.
Aplikasi dari sistem refrigerasi tidak terbatas, tetapi yang paling banyak
digunakan adalah untuk pengawetan makanan dan pendingin, misalnya lemasi es,
freezer, cold strorage, air conditioner/AC Window, AC split dan AC mobil.
Dengan perkembangan teknologi saat ini, refrigeran (bahan pendingin) yang di
pasarkan dituntut untuk ramah lingkungan, disamping aspek teknis lainnya yang
diperlukan. Apapun refrigeran yang dipakai, semua memiliki kelebihan dan
kekurangan masing-masing, oleh karena itu diperlukan kebijakan dalam memilih
refrigeran yang paling aman berdasarkan kepentingan saat ini dan masa yang akan
datang. Semua mesin pendingin tersebut sebagian besar mempergunakan mesin
pendingin siklus kompresi uap.
AC dipergunakan orang untuk mendinginkan udara di dalam ruangan agar
orang yang berada di dalam ruangan mendapatkan kondisi udara yang nyaman,
meliputi suhu, kelembaban, disribusi, dan kebersihan udara. Dengan adanya AC
di dalam ruangan, diharapkan orang yang tinggal di dalam ruangan AC tersebut
akan merasa nyaman. Jika AC dipergunakan di dalam ruang kerja di kantor,
diharapkan orang dapat bekerja secara optimal. Tetapi jika AC di pergunakan di
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
dalam alat transportasi (mobil, bis, kereta api, dan lain-lain) diharapkan orang
orang yang berada di dalamnya dapat menikmati perjalanan dengan nyaman.
Kulkas dipergunakan orang untuk mendinginkan seperti : sayur mayur,
daging, minuman, buah-buahan, telur dan lain-lain. Dengan adanya kulkas
diharapkan sayur mayur, daging, telur, buah buahan tidak cepat busuk atau
dengan kata lain menjadi awet. Karena bahan bahan tersebut mampu bertahan
dalam beberapa hari, ibu rumah tangga tidak direpotkan, misalnya untuk pergi ke
pasar setiap hari. Dengan adanya kulkas, orang juga dapat menikmati minuman
yang dingin dan segar.
Mesin Pembeku (freezer, ice maker, cold storage, dan lain-lain)
dipergunakan untuk membekukan bahan bahan yang ada didalamnya. Dengan
adanya mesin pembeku orang dapat membekukan air menjadi es, daging segar
menjadi daging beku, maupun bahan makanan yang lain. Dengan kondisi yang
beku, buah-buahan, dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama, bahkan
sampai beberapa bulan. Hal ini memberi keuntungan dalam hal pengiriman buah-
buahan, bahan makanan dan daging dari satu tempat ke tempat lain dalam waktu
yang cukup lama. Dengan adanya mesin pembeku orang dapat membuat es
dengan kapasitas produksi seperti yang diinginkan. Untuk kapasitas kecil dan
cepat orang dapat mempergunakan ice maker.
Mesin pendingin juga mempunyai peranan penting dalam pelaksanaan
olahraga ice skating. Lantai es yg dipergunakan dalam arena olah raga ice skating
adalah hasil pembekuan air oleh mesin pendingin. Dengan adanya mesin
pendingin, olahraga ice skating dapat dimungkinkan dilakukan dimana saja dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
kapan saja. Tidak harus berada ditempat yang bermusim salju. Mesin pendingin
pembuat es juga dapat dipergunakan untuk membuat tempat-tempat
hiburan/wisata dengan nuansa musim salju.
Mengingat peranan mesin pendingin yang sangat penting di saat sekarang
ini, maka penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami, dan mengenal kerja
mesin pendingin terutama freezer beserta dengan karakteristik freezer. Caranya
adalah dengan membuat freezer dan mendapatkan karakteristik dari freezer
tersebut, meskipun dengan kapasitas ukuran freezer untuk rumah tangga.
1.2 Tujuan penelitian
Tujuan penelitian di dalam penelitian ini adalah :
a. Membuat freezer siklus kompresi uap standar yang dipergunakan untuk
membekukan air.
b. Mendapatkan karakteristik freezer yang dibuat:
1. Mendapatkan besarnya energi kalor persatuan masa yang dihisap
evaporator dari waktu ke waktu.
2. Mendapatkan besarnya energi kalor persatuan masa yang dilepas
kondenser dari waktu ke waktu.
3. Mendapatkan besarnya kerja kompresor dari waktu ke waktu.
4. Mendapatkan nilai COP mesin pendingin dari waktu ke waktu.
1.3 Batasan masalah
Batasan masalah yang di ambil dalam penelitian ini adalah :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
a. Freezer yang dirancang menggunakan kompresor dengan daya 1/6 PK atau
115 W.
b. Freezer yang dirancang menggunakan panjang pipa kapiler 190 cm, diameter
standar 0,110 inch.
c. Refrigeran yang dipergunakan dalam freezer : R134a
d. Evaporator yang dipergunakan merupakan evaporator jenis plat.
e. Kondenser yang digunakan menggunakan kondenser dengan pipa U yang
berjumlah 10 lekukan yang berbentuk U.
f. Beban pendinginan pada percobaan yang dilakukan menggunakan air.
Volume air sebesar 0,5 liter, kondisi awal air mempunyai suhu 27,2 ⁰C.
1.4 Manfaat penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Mempunyai pengalaman dalam pembuatan freezer dengan siklus kompresi
uap ukuran rumah tangga.
b. Mampu memahami karakteristik freezer dengan siklus kompresi uap.
c. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai sumber referensi bagi para peneliti
lain.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
2.1.1. Freezer
Pada saat ini, dibanyak tempat banyak ditemui mesin pendingin, seperti :
di dalam rumah tangga, di dalam toko/mall, di rumah sakit, di kantor kantor, di
industri, di tempat hiburan, di berbagai alat transportasi, dan lain lain. Ada mesin
pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan, membekukan dan ada juga yang
dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara. Beberapa contoh mesin yang
berfungsi mendinginkan dan membekukan adalah : kulkas, freezer, ice maker,
cold storage, show chase, dispenser, AC (Air Conditioner), dan lain-lain.
Pada dasarnya prinsip kerja dari freezer adalah memanfaatkan sifat dari
gas freon yang suhunya akan menjadi rendah bila tekanannya juga rendah.
Kompresor memompakan gas freon dengan tekanan yang tinggi dan temperatur
yang tinggi. Lalu gas freon dikirim ke kondenser untuk dibuang kalornya agar
freon dapat berubah bentuk menjadi cair akan tetapi tekanannya masih tinggi.
Freon cair ini terus masuk ke pipa kapiler dengan terlebih dahulu disaring dari
kemungkinan kotoran yang ikut terbawa. Dari pipa kapiler ini freon cair diuapkan
oleh evaporator. Didalam evaporator tekanan dan temperature freon rendah sekali
sehingga freon kembali ke dalam bentuk gas. Freon yang telah berbentuk gas ini
akan masuk ke saluran hisap untuk disirkulasikan ulang oleh kompresor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Gambar 2.1 Freezer
2.1.2. Komponen-komponen utama dari freezer.
Dibawah ini akan dijelaskan secara rinci komponen-komponen utama dari
freezer :
a. Kompresor
Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan sebagai penekan gas
freon sehingga tekanannya menjadi tinggi. Kompresor hermetic (welded
compressor) merupakan jenis kompresor dimana antara kompresor dan motor
listriknya menjadi satu kesatuan. Kompresor hermetic banyak diaplikasikan pada
mesin pendingin berskala kecil (Kulkas, Freezer, AC Split dan AC Windows).
Kompresor hermetic digerakkan menggunakan motor listrik, motor listrik
terdiri dari kumparan elemen tembaga yang disusun sedemikian rupa mengelilingi
magnet. Apabila kumparan tersebut dialiri listrik maka akan menyebabkan magnet
berputar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Dudukan pada Kompresor hermetic terbuat dari karet yang diharapkan
dapat meredam getaran yang ditimbulkan dari putaran motor listrik maupun
kompresornya.
Oli sebagai pelumas maupun pendingin dimasukkan pada sisi dalam
kompresor, pada bagian tersebut terjadi pencampuran antara oli dengan refrigeran,
dan sebagian oli ikut bersirkulasi dalam sistem refrigerasi kompresi uap.
Gambar 2.2 Kompresor Hermetic
Bila kumparan motor listrik dialiri tegangan listrik maka akan timbul
medan magnet yang menyebabkan poros magnet berputar, gerak rotasi putaran
poros tersebut akan dirubah menjadi gerak translasi pada torak kompresor. Akibat
adanya gerak translasi piston akan menghisap refrigeran dan melakukan proses
kompresi (pada saat piston melakukan gerak hisap maka katup hisap akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
membuka dan katup buang akan menutup, demikan juga sebaliknya saat piston
melakukan gerak kompresi maka katup hisap akan tertutup dan katup buang akan
membuaka).
b. Kondenser
Kondenser adalah alat untuk membuat kondensasi bahan pendingin gas
dari kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi atau alat penukar kalor
(Heat Exchanger) untuk mengkondisi gas menjadi zat cair.
Untuk penempatanya sendiri, kondenser ditempatkan diluar ruangan yang
sedang didinginkan, agar dapat membuang panasnya keluar. Kondenser
merupakan jaringan pipa yang berfungsi sebagai pengembunan. Refrigeran yang
yang dipompakan dari kompresor akan mengalami penekanan sehingga mengalir
ke pipa kondenser, kemudian mengalami pengembunan. Dari sini refrigeran yang
sudah mengembun dan menjadi zat cair akan mengalir menuju pipa evaporator.
Gambar 2.3 Kondenser
c. Filter
Filter (saringan) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa aliran
bahan pendingin yang keluar setelah melakukan sirkulasi agar tidak masuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
kedalam pipa kapiler dan kompresor. Selain itu, bahan pendingan yang akan
disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor
lebih maksimal.
Gambar 2.4 Filter
d. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai
dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk
mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran memasuki pipa kapiler
tersebut dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari gesekan dan
percepatan refrigeran. Diameter dan panjang pipa kapiler ditetapkan berdasarkan
kapasitas pendinginan, kondisi operasi dan jumlah refrigeran dari mesin
refrigerasi yang bersangkutan.
Gambar 2.5 Pipa Kapiler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
e. Evaporator Plat (Plate-Surface Evaporator)
Evaporator plat adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau
keseluruhan sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap. Evaporator mempunyai
dua prinsip dasar, untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang
terbentuk dari cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar
panas, bagian evaporasi (tempat di mana cairan mendidih lalu menguap), dan
pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukkan ke dalam kondenser
(untuk diembunkan/kondensasi) atau ke peralatan lainnya.
Gambar 2.6 Evaporator plat
2.1.3. Perpindahan Kalor Konduksi dan Konveksi
a. Perpindahan Kalor Konduksi
Perpindahan kalor konduksi dapat berlangsung pada benda padat, cair dan
gas. Untuk perpindahan kalor konduksi pada zat cair dan gas, syaratnya adalah
dalam keadaan yang diam.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Gambar 2.7 Perpindahan kalor konduksi
b. Perpindahan Kalor Konveksi
Perpindahan kalor konveksi terjadi pada fluida yang mengalir (zat cair dan
gas). Perpindahan kalor konveksi tidak dapat berlangsung pada benda padat.
Perpindahan kalor konveksi ada 2 macam : konveksi paksa dan konveksi bebas.
Konveksi paksa terjadi jika aliran fluida yang mengalir dikarenakan ada peralatan
bantu yang memaksa fluida mengalir, sedangkan konveksi bebas, tidak ada
peralatan bantu yang mengalirkan fluida. Aliran fluida pada konveksi bebas
terjadi karena ada perbedaan kerapatan.
Gambar 2.8 Perpindahan kalor konveksi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
2.1.4. Refrigeran
Refrigeran merupakan bahan pendingin atau fluida yang digunakan untuk
menyerap panas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan
membuang panas melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi), sehingga
refrigeran dapat dikatakan sebagai pemindah panas dalam sistem pendingin.
Adapun pengertian lainnya adalah Refrigerasi atau pendinginan merupakan proses
pengambilan atau pengeluaran kalor dari suatu materi atau ruangan dan
mempertahankan keadaannya sedemikian rupa sehingga temperaturnya lebih
rendah dari pada lingkungan sekitarnya. Pada refrigerator, refrigerant yang ideal
sekurang-kurangnya mengikuto sifat-sifat sebagai berikut :
1. Tidak beracun, berwarna dan berbau.
2. Bukan termasuk bahan yang mudah terbakar.
3. Bukan penyebab korosif.
4. Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor.
5. Memiliki struktur kimia yang stabil.
6. Memiliki titik didih yang rendah.
7. Memiliki tingkat penguapan yang rendah.
8. Memiliki harga yang relatif murah.
Sifat-sifat di atas jarang sekali di jumpai pada refrigeran yang mempunyai
sifat secara mutlak memuaskan untuk semua sistem pendingin. R134a sebagai
salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik, tidak beracun, tidak
mudah terbakar dan relatif stabil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
2.1.5. Beban Pendinginan dan Proses Perubahan fase
Beban pendinginan adalah besarnya kalor total yang dihisap evaporator
dari lingkungannya ketika mesin pendingin bekerja merupakan besar beban
pendingin.
Perhitungan beban pendingan sebagai berikut :
Beban pendinginan dibedakan atas beban laten dan beban sensibel. Berikut
akan di jelaskan mengenai beban laten, dan juga beban sensibel :
a. Beban laten
Beban laten adalah besarnya energi yang dihisap evaporator yang berasal
dari perubahan fase media yang didinginkan (proses pembekuan). Persamaan
yang dipergunakan :
Qlaten = m x c …………………………………...……………………………(2.1)
Pada persamaan (2.1) :
m : masa zat.
c : kalor laten zat.
b. Beban sensibel
Beban sensibel adalah besarnya energi yang dihisap evaporator yang
berasal dari penurunan suhu media yang didinginkan.
Qsensibel = m x c x ∆T……………………………..…….…………..………….(2.2)
Qsensibel = m x c x (T awal – T suhu yang dituju)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Pada persamaan (2.2) :
m : masa zat.
c : kalor jenis zat.
2.1.6. Siklus kompresi uap standar
a. Rangkaian utama mesin pendingin serta diagram siklus kompresi uap.
Komponen utama mesin pendingin dengan sistem kompresi uap terdiri
dari: (a) Evaporator. (b) Kompresor. (c) Kondenser. (d) Pipa kapiler. (e) Filter
(Strainer), Seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 pada halaman selanjutnya.
Gambar 2.9 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Gambar 2.10 Diagram P-h
b. Siklus diagram kompresi uap (diagram P-h).
1. Tampilan diagram P-h siklus kompresi uap :
Proses 1-2, merupakan proses kompresi menyebabkan kenaikan tekanan
dari tekanan rendah ke tekanan tinggi disepanjang garis entropi konstan.
Proses ini berlangsung secara isentropic. Garis 1-2 mengikuti garis
isentropic pada diagram P-h. Karena berlangsung secara isentropic maka
entropi pada titik 1 dan titik 2 adalah sama. Kondisi pada titik 1 berupa
saturasi gas dan titik 2 dalam keadaan super heated. Enthalpinya naik dari
h1 ke h2. Refrigeran pun mengalami kenaikan suhu.
Proses 2-3, merupakan proses kondensasi (pengembunan) ini terjadi pada
tekanan yang sama (Isobarik). Dalam proses ini terjadi pelepasan kalor
sehingga terjadi penurunan suhu dan enthalpi refrigeran sampai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
saturasi gas (2a). Kemudian refrigeran terus melepaskan kalor dan mulai
berubah menjadi cair. Dari titk 2a ke titik 3 tidak terjadi penurunan suhu
tetapi terjadi perubahan fase. Karena terjadi pelepasan kalor maka
refrigeran mengalami penurunan enthalpi dari h2 ke h3.
Proses 3-4, berlangsung pada enthalpi tetap sehingga enthalpi di titik 3 dan
titik 4 adalah sama. Tekanan pada titik 3 masih tekanan tinggi kemudian
turun hingga titik 4 di tekanan rendah . Penurunan tekanan ini disertai
dengan penurunan suhu. Kondisi refrigeran yang tadinya saturasi cair (titik
3) menjadi campuran gas dan cair.
Proses 4-1, merupakan proses evaporasi ini terjadi pada tekanan yang
sama (isobarik). Dalam proses ini terjadi penarikan kalor sehingga terjadi
kenaikan enthalpi. Suhu tidak mengalami kenaikan karena kalor yang
diambil digunakan untuk mengubah fasa dari yang tadinya campuran
(titik4) menjadi gas jenuh (titik 1). Dalam proses inilah terjadi pendinginan
terhadap objek karena kalor pada objek ditarik oleh refrigeran dalam
evaporator. Kapasitas pendinginan ditentukan pada proses ini yaitu
besarnya penarikan kalor.
2. Evaporator
Tempat terjadinya perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas.
Pada saat proses perubahan fase, diperlukan energi kalor. Energi kalor
diambil dari lingkungan evaporator, dalam hal ini benda (benda padat
atupun cair) yang ada di dalam evaporator mesin pendingin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Pada proses perubahan fase terjadi peningkatan entalpi refrigeran yang
besarnya ∆h = h1-h4.
Proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada tekanan tetap.
Proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada suhu tetap.
3. Kompresor
Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan freon, dari tekanan rendah
ke tekanan tinggi.
Fase refrigeran ketika masuk dan keluar kompresor berupa gas. Kondisi
gas keluar kompresor berupa uap panas lanjut.
Suhu gas refrigeran yang keluar dari kompresor suhunya tinggi, lebih
tinggi dari suhu kerja kondenser demikian pula dengan nilai tekanannya.
Proses berlangsung secara isentropic adiabatis.
Pada proses ini entalpi refrigeran mengalami kenaikan, sebesar :
∆h = h2-h1.
4. Kondenser
Kondenser berfungsi sebagai tempat kondensasi atau pengembunan freon.
5. Proses yang berlangsung pada kondenser terdiri atas 2 proses :
proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan
proses dari gas jenuh ke cair jenuh.
Pada proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh
dan proses dari gas jenuh ke cair jenuh, berlangsung pada tekanan yang
tetap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
Proses pengembunan refrigeran dari kondisi gas jenuh ke cair jenuh
berlangsung pada suhu yang tetap.
Pada proses yang terjadi pada kondenser, kondenser mengeluarkan kalor.
Kalor yang dilepaskan kondenser dibuang keluar dan diambil oleh udara
sekitar.
6. Filter
Filter berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang melewati filter,
sehingga kotoran tidak dapat melewatinya. Selain itu filter juga berfungsi
untuk menangkap uap air serta oli pada kompresor yang secara bersamaan
melewati pipa yang melewatinya.
Jika tidak ada filter, kotoran akan dapat masuk ke pipa kapiler dan bisa
membuat pipa kapiler menjadi buntu dan menyebabkan sistem menjadi
tidak dapat bekerja dengan baik. Demikian juga dengan uap air, air akan
dapat beku di pipa kapiler yang menyebabkan saluran menjadi tertutup.
7. Pipa Kapiler
Pipa Kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan freon.Pipa kapiler
dipasang diantara kondenser dan evaporator. Pada sisi masuk pipa kapiler
dipasang filter. Ketika freon mengalir di dalam pipa kapiler, freon
mengalami penurunan tekanan karena adanya gesekan dengan dengan
permukaan bagian dalam pipa kapiler. Diameter pipa kapiler yang umum
dipergunakan pada mesin pendingin adalah 0,102 inch atau 0,110 inch.
Proses penurunan tekanan di dalam pipa kapiler diasumsikan berlangsung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
pada entalpi konstan (proses yang ideal). Pada saat masuk pipa kapiler,
fase freon cair penuh, tetapi ketika masuk evaporator fase freon berupa
campuran yaitu, fase cair dan gas.
2.1.7. Perhitungan untuk karakteristik mesin pendingin
a. Kerja kompresor persatuan masa.
Kerja kompresor persatuan masa refrigeran yang diperlukan agar mesin
pendingin dapat bekerja dapat dihitung dengan persamaan (2.3) :
Win = h2-h1, (kJ/kg)…………………………………………………...………(2.3)
Pada persamaan (2.3) :
Win : kerja yang dilakukan kompresor, (kJ/kg)
h2 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kompresor, (kJ/kg)
h1 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kompresor, (kJ/kg)
b. Kalor yang dilepas oleh kondenser persatuan masa.
Besar kalor yang dilepas kondenser persatuan masa refrigeran dapat
dihitung dengan persamaan (2.4) :
Qout = h2-h3, (kJ/kg)………………………………..………………………….(2.4)
Pada persamaan (2.4) :
h2 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kondenser, (kJ/kg)
h3 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kondenser, (kJ/kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
c. Kalor yang diserap evaporator per satuan masa.
Besar kalor yang diserap evaporator per satuan masa refrigeran dapat
dihitung dengan persamaan (2.5) :
Qin = h1-h4 = h1-h3, (kJ/kg)…………………..………………..………………(2.5)
Pada persamaan (2.5) :
h1 : nilai enthalpi refrigeran keluarvaporator dari , (kJ/kg)
h4 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari katup ekspansi, (kJ/kg)
d. COP mesin pendingin.
COP (Coefficient Of Performance) mesin pendingin adalah perbandingan
antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk
menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin pendingin dapat dihitung dengan
persamaan (2.6) :
COP = Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1)………..………………………...………….(2.6)
2.1.8. Isolator
Isolator adalah bahan yang dipergunakan untuk mencegah keluarnya kalor
dari pipa kapiler menuju evaporator. Sifat dari isolator adalah mempunyai nila
konduktivitas termal yang rendah. Ada isolator yang tahan terhadap suhu dingin
dan ada isolator yang tahan terhadap suhu panas. Pada persoalan ini dipilih yang
tahan terhadap suhu dingin, yaitu styrofoam dengan memiliki sifat-siat tahan
benturan, ringan, tahan air, mudah dipotong, dan ekonomis.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
2.2. Tinjaun pustaka
Willis,G.R (2013) melakukan penelitian dengan variasi refrigeran.
Refrigeran yang digunakan adalah R22 dan R134a. Penelitian dilakukan agar
dapat mengetahui perbandingan antara kedua refrigerant ini mana yang lebih baik.
Hasil penelitian berupa nilai koefisien prestasi (COP) dan efek refrigerasi.
Diperoleh kesimpulan bahwa prestasi kerja R22 lebih lebih baik dari R134a.
Tetapi telah diketahui bahwa dari segi ramah lingkungan R134a jauh lebih ramah
lingkungan dari R22.
Witjahjo,S (2009) melakukan penelitian terhadap penggunaan LPG
(liquefied petroleum gas) sebagai fluida kerja pada sistem kompresi uap.
Penelitian ini dilakukan mengingat LPG memiliki sifat termodinamika yang
mendekati sifat termodinamika R12. Kesimpulan dari penelitian ini adalah LPG
dapat digunakan sebagai refrigerant pengganti R12 dengan beban pendinginan
sedang.
Helmi,R (2008) melakukan penelitian terhadap perbandingan COP pada
refrigerator dengan refrigerant R12 dan R134a variasi panjang pipa kapiler : 1,75
m, 2 m, 2,25 m. Penelitian dilakukan agar dapat mengetahui COP yang terbaik
dari penggunaan kedua refrigerant R12 dan R134a. Diperoleh hasil penelitian nilai
COP tertinggi adalah 4,06 dihasilkan dengan mempergunakan refrigerant R134a.
Suhu terendah yang dihasilkan sebesar -16⁰C.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
BAB III
PEMBUATAN ALAT DAN METODELOGI PENELITIAN
3.1. Pembuatan alat
3.1.1. Komponen mesin pendingin
Komponen yang digunakan didalam pembuatan freezer pada penelitian ini
meliputi : kompresor, kondenser, pipa kapiler, evaporator, filter.
a. Kompresor
Kompresor merupakan suatu alat yang digunakan sebagai penekan gas
freon sehingga tekanannya menjadi tinggi. Pada Gambar 3.1 disajikan gambar
kompresor jenis hermetic.
Gambar 3.1 kompresor jenis hermetic
Jenis kompresor : Hermetic Refrigeration
Seri compressor : Model BES45H
Voltase : 220 V
Arus : 0,88 A
Daya kompresor : 115 Watt (1/6 HP)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
b. Kondenser
Kondenser adalah alat untuk membuat kondensasi bahan pendingin gas
dari kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi atau alat penukar kalor
(Heat Exchanger) untuk mengkondisi uap menjadi zat cair. Pada Gambar 3.2
disajikan gambar kondenser jenis pipa U.
Gambar 3.2 Kondenser
Panjang pipa : 900 cm
Diameter pipa : 0,47 cm
Bahan pipa : Baja
Bahan sirip : Baja
Diameter sirip : 0,2 cm
jarak antar sirip : 0,45 cm
Jumlah sirip : 110 buah
c. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai
dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Cairan refrigeran memasuki pipa kapiler
tersebut dan mengalir sehingga tekanannya berkurang akibat dari gesekan dan
percepatan refrigeran. Pada Gambar 3.3 disajikan gambar pipa kapiler.
Gambar 3.3 Pipa kapiler
Panjang pipa kapiler : 190 cm
Diameter pipa kapiler : 0,110 inch
Bahan pipa kapiler : Tembaga
d. Evaporator
Evaporator adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau
keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap.
Evaporator mempunyai dua prinsip dasar, untuk menukar panas dan untuk
memisahkan uap yang terbentuk dari cairan. Pada Gambar 3.4 disajikan gambar
evaporator jenis plat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Gambar 3.4 Evaporator plat
e. Filter
Filter (saringan) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa aliran
bahan pendingin yang keluar setelah melakukan sirkulasi agar tidak masuk
kedalam pipa kapiler dan kompresor. Pada Gambar 3.5 disajikan gambar filter.
Gambar 3.5 Filter (saringan)
3.1.2. Peralatan pendukung pembuatan mesin pendingin
Peralatan pendukung adalah peralatan yang digunakan untuk
mempermudah pengerjaan didalam pengerjaan pembuatan freezer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
a. Tube cutter
Sebagai alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih
baik serta dapat mempermudah pengelasan pada proses selanjutnya. Pada Gambar
3.6 disajikan gambar tube cutter.
Gambar 3.6 Tube cutter
b. Pelebar pipa (Tube expander)
Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan pada ujung pipa tembaga
agar dapat disambungkan. Pada Gambar 3.7 disajikan gambar pelebar pipa.
Gambar 3.7 Pelebar pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
c. Pompa vakum
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem
pendinginan sehingga dapat menghilangkan gas gas yang tidak terkondensasi
seperti udara dan uap air. Hal ini dilakukan agar tidak menggangu refrigerasi.
Karna uap air yang berlebihan pada sistem pendinginan akan memperpendek
umur operasi filter dan bagian penyaringan. Pada Gambar 3.8 disajikan gambar
pompa vakum.
Gambar 3.8 Pompa vakum
d. Manifold gage
Digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran atau freon dalam sistem
pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroprasi. Yang terlihat
dalam manifold gage adalah tekanan evaporator atau tekanan isap kompresor, dan
tekanan kondenser atau tekanan keluaran kompresor. Pada Gambar 3.9 disajikan
gambar manifold gage.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 3.9 Manifold gage
e. Alat las tembaga
Menambal, dan menyambung atau melepaskan sambungan pipa tembaga
pada sistem pendinginan freezer. Pada Gambar 3.10 disajikan gambar alat las
tembaga.
Gambar 3.10 Alat las tembaga
f. Bahan las
Bahan las atau bahan tambah yang digunakan dalam penyambungan pipa
kapiler menggunakan bahan tambah perak kuningan dan borak. Untuk bahan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
tambah borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan besi.
Penggunaan bahan tambah dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan
lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat dan kuningan / perak
sebagai bahan tambah. Pada Gambar 3.11 disajikan gambar bahan las.
Gambar 3.11 Bahan las
g. Spiral
Spiral digunakan untung mempermudah didalam melengkungkan pipa
tembaga. Pada Gambar 3.12 disajikan gambar spiral.
Gambar 3.12 Spiral
3.1.3. Pembuatan mesin pendinginan dan pemasangan alat ukur.
Langkah langkah dalam pembuatan mesin pendingin :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
a. Mempersiapkan komponen komponen mesin pendingin dan alat ukur
tekanan.
b. Mempersiapkan komponen pendukung pembuatan mesin pendingin.
c. Proses penyambungan komponen komponen mesin pendingin beserta dengan
alat ukur tekanan.
d. Proses pemvakuman mesin pendingin.
e. Proses pengisian refrigeran pada mesin pendingin.
f. Pemasangan alat ukur suhu/termokopel.
g. Proses uji coba.
3.2 Metodelogi penelitian
3.2.1. Benda uji
Benda uji yang dipakai dalam penelitian ini merupakan mesin freezer
siklus kompresi uap hasil buatan sendiri dengan menggunakan komponen standart
dari mesin freezer yang terdapat dipasaran. Panjang pipa kapiler yang
dipergunakan sepanjang 190 cm. Pada Gambar 3.13 disajikan mesin freezer.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 3.13 Mesin freezer
3.2.2 Beban pendinginan
Beban pendinginan pada percobaan yang dilakukan menggunakan air.
Volume air sebesar 0,5 liter, kondisi awal air mempunyai suhu 27,2 C⁰.
3.2.3 Cara pengambilan data
a. Data suhu dibaca langsung dari alat ukur yang dipakai. Posisi termokopel
ditempatkan pada posisi yang diinginkan. (a) Evaporator. (b) Kompresor. (c)
Kondenser. (d) Katup Ekspansi. (e) Filter (Strainer). Seperti pada Gambar
3.14 dibawah ini :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 3.14 posisi pemasangan alat ukur
b. Data tekanan diperoleh dari diagram P-h, berdasarkan suhu yang diperoleh.
3.2.4. Cara Pengolahan data.
a. Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai
nilai entalpi yang diperoleh dari grafik P-h diagram.
b. Dari nilai nilai entalpi yang didapat kemudian dipergunakan untuk
menghitung besarnya kerja kondenser, kerja evaporator, kerja kompresor
dan COP mesin pendingin.
3.2.5. Cara Mendapatkan Kesimpulan
Hasil dari pengolahan data kemudian dari hasil pembahasan akan didapat
kesimpulan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
BAB IV
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4. 1. Hasil Penelitian
a. Nilai tekanan masuk dan keluar kompressor
Hasil penelitian untuk nilai tekanan masuk dan keluar kompressor
disajikan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Tekanan masuk (P1) dan keluar compressor (P2)
No Waktu
(Menit)
P1 P2
Bar
1 30 1,28 12,51
2 60 1,21 11,76
3 90 1,21 11,76
4 120 1,14 11,69
5 150 1,14 11,69
6 180 1,14 11,69
7 210 1,14 11,69
8 240 1,14 11,69
9 270 1,14 11,69
10 300 1,14 11,69
11 330 1,14 11,69
12 360 1,14 11,69
13 390 1,14 11,69
14 420 1,14 11,69
15 450 1,07 11,00
16 480 1,07 11,07
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
b. Nilai suhu masuk dan keluar kompressor
Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan suhu keluar kompresor
disajikan pada Tabel 4.2
Tabel 4.2 Suhu masuk compressor (T1) dan keluar kompressor
No Waktu
(menit)
T1 T2
ºC
1 30 -4,1 68,1
2 60 -4,4 68,7
3 90 -4,9 71,2
4 120 -4 76
5 150 -4,6 76
6 180 -4,2 77
7 210 -4,7 77,2
8 240 -3,4 76,1
9 270 -3,9 76,6
10 300 -4,4 75
11 330 -4,1 75
12 360 -3,8 73,9
13 390 -4,1 73
14 420 -4,4 73,4
15 450 -4,6 73
16 480 -4,8 73,2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
c. Nilai suhu masuk kondenser (keluar kompresor) dan keluar kondenser
Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk kondenser dan suhu keluar
kondenser disajikan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Suhu masuk kondenser (T2) dan keluar kondenser (T3)
No Waktu
(menit)
T2 T3
ºC
1 30 68,1 40
2 60 68,7 42,8
3 90 71,2 41,9
4 120 76 41,3
5 150 76 41,5
6 180 77 42,8
7 210 77,2 42,1
8 240 76,1 40,8
9 270 76,6 37,8
10 300 75 40,6
11 330 75 40,1
12 360 73,9 40,1
13 390 73 40,2
14 420 73,4 40,1
15 450 73 40,4
16 480 73,2 40,2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
d. Nilai suhu masuk evaporator dan suhu didalam evaporator
Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk evaporator dan suhu didalam
evaporator pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Suhu masuk evaporator (T4) dan suhu evaporator
No Waktu
(menit)
T4 Tevaporator
ºC
1 30 -6,8 -19,2
2 60 -9 -20,1
3 90 -9,5 -20,7
4 120 -9,3 -20,4
5 150 -9,9 -20,3
6 180 -8,9 -20,2
7 210 -9,6 -20,1
8 240 -9,2 -19,8
9 270 -9,3 -19,6
10 300 -9,9 -19,7
11 330 -9,8 -19,9
12 360 -7,9 -20
13 390 -8,6 -19,9
14 420 -9 -20,1
15 450 -9,9 -19,6
16 480 -10,1 -19,1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
e. Nilai entalpi
Hasil penelitian untuk nilai entalpi disajikan pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Nilai entalpi
No Waktu
(menit)
Entalpi (kJ/kg)
h1 h2 h3 h4
1 30 400 446 256 256
2 60 399 452 261 261
3 90 399 452 261 261
4 120 400 456 259 259
5 150 400 456 260 260
6 180 400 458 261 261
7 210 400 458 261 261
8 240 401 456 258 258
9 270 401 457 253 253
10 300 400 455 258 258
11 330 400 455 257 257
12 360 401 455 257 257
13 390 400 454 257 257
14 420 400 454 256 256
15 450 400 454 260 260
16 480 400 454 256 256
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
4. 2. Perhitungan
a. Energi yang diserap evaporator
Perhitungan energi yang diserap evaporator persatuan masa refrigerant
diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5) yaitu : Qin = (h1 – h4) = (h1 – h3),
kJ/kg. Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Energi yang di serap evaporator persatuan
masa refrigeran
No Waktu
(menit)
h1 h4 Qin
(kJ/kg) kJ/kg
1 30 400 256 144
2 60 399 261 138
3 90 399 261 138
4 120 400 259 141
5 150 400 260 140
6 180 400 261 139
7 210 400 261 139
8 240 401 258 143
9 270 401 253 148
10 300 400 258 142
11 330 400 257 143
12 360 401 257 144
13 390 400 256 144
14 420 400 256 144
15 450 400 256 144
16 480 400 256 144
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
b. Kerja kompressor
Perhitungan kerja kompressor diperoleh dengan menggunakan persamaan
(2.3) yaitu : Win= (h2 – h1), kJ/kg. Hasil perhitungan disajikan pada Tabel 4.7.
Tabel 4.7 Kerja compressor persatuan masa refrigeran
No Waktu
(menit)
h2 h1 Win
(kJ/kg) kJ/kg
1 30 446 400 46
2 60 452 399 53
3 90 452 399 53
4 120 456 400 56
5 150 456 400 56
6 180 458 400 58
7 210 458 400 58
8 240 456 401 55
9 270 457 401 56
10 300 455 400 55
11 330 455 400 55
12 360 455 401 54
13 390 454 400 54
14 420 454 400 54
15 450 454 400 54
16 480 454 400 54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
c. Kerja kondenser
Perhitungan energi yang dilepas kondenser persatuan masa diperoleh
dengan menggunakan persamaan (2.4) yaitu : Qout = (h2 – h3), kJ/kg. Hasil
perhitungan disajikan pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Enargi yang dilepas kondenser persatuan
masa refrigeran
No Waktu
(menit)
h3 h2 Qout
(kJ/kg) kJ/kg
1 30 256 446 190
2 60 261 452 191
3 90 261 452 191
4 120 259 456 197
5 150 260 456 196
6 180 261 458 197
7 210 261 458 197
8 240 258 456 198
9 270 253 457 204
10 300 258 455 197
11 330 257 455 198
12 360 257 455 198
13 390 256 454 198
14 420 256 454 198
15 450 256 454 198
16 480 256 454 198
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
d. Koefisien prestasi (COP)
Perhitungan kerja koefisien prestasi diperoleh dengan menggunakan
persamaan (2.6) yaitu : COP = (Qin / Win). Hasil perhitungan disajikan pada Tabel
4.9.
Tabel 4.9 COP
No Waktu
(menit)
Qin Win COP
kJ/kg
1 30 144 46 3,13
2 60 138 53 2,60
3 90 138 53 2,60
4 120 141 56 2,52
5 150 140 56 2,50
6 180 139 58 2,40
7 210 139 58 2,40
8 240 143 55 2,60
9 270 148 56 2,64
10 300 142 55 2,58
11 330 143 55 2,60
12 360 144 54 2,67
13 390 144 54 2,67
14 420 144 54 2,67
15 450 144 54 2,67
16 480 144 54 2,67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
4.3 Pembahasan
Hasil perhitungan untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan
masa refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar
4.1 . Dari Gambar 4.1 , pada awal mula nampak bahwa energi kalor yang diserap
evaporator dengan berjalannya waktu mengalami penurunan sampai pada waktu
tertentu nilai kalor yang diserap evaporator tetap pada harga tertentu. Pada
penelitian ini nilai kalor yang diserap evaporator mulai tetap pada waktu sekitar
t=360 menit, dengan harga Qin sebesar 144 kJ/kg. Kemungkinan proses
penurunan Qin pada awal mula disebabkan oleh karena suhu evaporator
memerlukan waktu untuk mencapai suhu kerja rancangan evaporator, dan pada
saat itu juga beban pendinginan mengalami proses pendinginan secara bersamaan
dengan suhu kerja evaporator. Pada Gambar 4.1 disajikan energy yang diserap
evaporator persatuan masa refrigeran.
Gambar 4.1 Energi yang diserap evaporator persatuan masa refrigeran
dari t=30 menit sampai t=480 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Hasil perhitungan untuk kerja kompresor persatuan masa refrigeran dari
waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.2. Dari Gambar
4.2, pada awal mula nampak bahwa kerja kompresor dengan berjalannya waktu
mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu nilai kerja kompresor persatuan
masa refrigeran tetap pada harga tertentu. Pada penelitian ini kerja kompresor
persatuan masa refrigeran mulai tetap pada waktu sekitar t= 360 menit, dengan
harga Win sebesar 54 kJ/kg. Pada Gambar 4.2 disajikan kerja kompresor persatuan
masa refrigeran.
Gambar 4.2 Kerja kompresor persatuan masa refrigeran dari t=30 menit
sampai t=480 menit
Hasil perhitungan untuk energy kalor yang dilepas kondenser persatuan
masa refrigeran dari waktu t = 30 menit sampai t=480 menit disajikan pada
Gambar 4.3. Dari Gambar 4.3, pada awal mula nampak bahwa kerja kondenser
dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
kerja kondenser persatuan masa refrigeran stabil pada harga tertentu. Pada
penelitian ini kerja kondenser persatuan masa refrigeran mulai stabil pada waktu
sekitar t=330 menit, dengan harga Qout sebesar 198 kJ/kg. Pada Gambar 4.3
disajikan energi yang di lepas kondenser persatuan masa refrigeran.
Gambar 4.3 Energi yang di lepas kondenser persatuan masa refrigeran
dari t=30 menit sampai t=480 menit
Hasil perhitungan untuk COP dari waktu t = 30 menit sampai t=480 menit
disajikan pada Gambar 4.4. Dari Gambar 4.4, pada awal mula nampak bahwa
COP dengan berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu
nilai COP refrigeran tetap pada harga tertentu. Pada penelitian ini COP refrigeran
mulai tetap pada waktu sekitar t=360 menit, dengan harga COP sebesar 2,67
kJ/kg. Pada Gambar 4.4 disajikan COP.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Gambar 4.4 COP dari t=30 menit sampai t=480 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh beberapa kesimpulan
sebagai berikut :
a. Mesin pendingin telah berhasil dibuat dan mampu bekerja dengan baik.
b. Kerja kompresor persatuan masa refrijeran mulai tetap pada 54 kJ/kg dengan
t=360 menit.
c. Energi yang dihisap oleh evaporator persatuan masa refrigerant mulai tetap
pada 144 KJ/kg dengan t=360 menit.
d. Energi yang dilepaskan kondenser persatuan masa refrigerant mulai tetap
pada 198 KJ/kg dengan t=330 menit.
e. COP aktual mesin pendingin frezzer mulai tetap pada 2,67 KJ/kg dengan
t=360 menit.
5.2. Saran
Setelah dilakukan pengambilan data dari mesin pendingin ada kekurangan
dan kelebihan yang perlu di perhatikan, untuk itu perlu adanya saran untuk
pengembangan mesin pendingin ini agar nantinya teman-teman yang akan
melakukan penelitian dengan Variasi seperti kami dapat terbantu, antara lain :
a. Diharapkan sebelum melakukan penelitian kita sebaiknya mengecek terlebih
dahulu apakah keran - keran yang akan mengalirkan zat refrigerant pada pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
kapiler dengan panjang yang berbeda-beda sudah tertutup dengan rapat agar
nantinya sewaktu melakukan pengambilan data milik kita sendiri tidak
merubah suhu yang akan kita ukur.
b. Perlu diperhatikan dengan seksama sebelum kita memulai sebuah penelitian,
yaitu data apa saja yang kita perlukan untuk penelitian kita.
c. Sebaiknya untuk evaporator setelah diisolasi menggunakan Styrofoam,
alangkah baiknya kalo ditambah lagi alat isolatornya agar pada saat
melakukan pengukuran evaporator benar-benar tidak bersentuhan dengan
udara sekitar, agar data yang kita peroleh tidak berubah-ubah saat kita
melakukan pengambilan data.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
DAFTAR PUSTAKA
Frank Kreith. 1986. Principle of Heat Transfer (Prinsip – Prinsip Perpindahan
Panas). Erlangga. Jakarta.
Helmi,R.,2008,Perbandingan Cop Pada Refrigerator Dengan Refrigerant R12
Dan R134a, Jakarta.
Holman, J. P., 1994, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta.
Stoecker, W. F., 1989, Refrigeran dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta.
Willis,G.R.,2013,Penggunaan Refrigeran R22 dan R134a pada Mesin Pendingin,
Jakarta.
Witjahjo,S.,2009,Uji Prestasi Mesin Pendingin Menggunakan Refrigeran Lpg,
Palembang.
http://agus-subarkah.blogspot.com/ diakses pada tanggal 13 Agustus 2013.
http://sekawan-servis-pendingin.blogspot.com/2011/05/jenis-jenis-kompressor-
pada-mesin.html diakses pada tanggal 13 Agustus 2013.
http://karangpundung.blogspot.com/2011/05/definisi-kondenser-adalah.html
diakses pada tanggal 13 Agustus 2013.
http://artomaryanto.blogspot.com/2010/03/kondenser.html?zx=54dce796ff2dfbc0
diakses pada tanggal 13 Agustus 2013.
http://anggara14s.blogspot.com/2012/03/kondenser.html diakses pada tanggal 13
Agustus 2013.
http://www.contoh-skripsi.com/2012/03/perancangan-ulang-mesin-ac-split.html
diakses pada tanggal 13 Agustus 2013.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
http://id.scribd.com/doc/76560160/15/Refrigeran-Primer diakses pada tanggal 13
Agustus 2013.
http://catatan-teknik.blogspot.com/2010/09/siklus-refrigerasi-dalam-diagram-p-
h.html diakses pada tanggal 13 Agustus 2013.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
LAMPIRAN
Percobaan 1
Percobaan 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Percobaan 3
Percobaan 4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Percobaan 5
Percobaan 6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Percobaan 7
Percobaan 8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Percobaan 9
Percobaan 10
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Percobaan11
Percobaan 12
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Percobaan 13
Percobaan 14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Percobaan 15
Percobaan 16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Top Related