Download - UNJUK KERJA MESIN PENYEJUK UDARA DENGAN ...repository.usd.ac.id/33260/2/135214023_full.pdfMesin penyejuk udara lokal yang di rancang menggunakan daya kompresor 1/5 PK. Mesin dirancang

UNJUK KERJA MESIN PENYEJUK UDARA DENGAN SIKLUS KOMPRESI

UAP MENGGUNAKAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK DAN

MENGGUNAKAN VARIASI ICE PACK

SKRIPSI

Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Mencapai Derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin

Oleh

MUSA ALFONOVSKY SITUMORANG

NIM : 135214023

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

INSTRUCTIONS FOR WORKING AIR CONDITIONING MACHINES WITH

STEAM COMPRESSION CYCLE USING COMPRESSOR POWER 1/5 PK AND

USING VARIATION ICE PACK

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the reqruitment

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

by

MUSA ALFONOVSKY SITUMORANG

Student Number : 135214023

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


vii

ABSTRAK

Udara adalah suatu energi yang berasal dari alam. Semua mahluk hidup

membutuhkan udara. Terlebih pada manusia udara tidak hanya digunakan untuk

bernapas tetapi udara dapat juga mempengaruhi tingkat kenyamanan. Udara dingin

dalam suatu ruangan mampu menambah tingkat kenyamanan seseorang terlebih dalam

melakukan pekerjaan yang menguras energi. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a)

Merancang dan merakit mesin penyejuk udara sederhana dengan daya listrik yang

rendah. (b) Mendapatkan lama waktu mesin penyejuk udara bekerja yang

menghasilkan suhu udara keluar mesin lebih rendah dari 22ºC. (c) Mendapatkan

karakteristik dari mesin penyejuk yang telah dirakit, yang menghasilkan waktu paling

lama dengan suhu udara lebih rendah dari 22ºC.

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas Teknik Mesin,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Mesin penyejuk udara lokal bekerja dengan

siklus kompresi uap. Mesin penyejuk udara lokal yang di rancang menggunakan daya

kompresor 1/5 PK. Mesin dirancang dengan ukuran p x l x t : 67cm x 46cm x 117cm.

Penelitian pada mesin penyejuk udara lokal dilakukan dengan variasi ice pack : (a)

tanpa menggunakan ice pack, (b) menggunakan 10 ice pack, (c) menggunakan 20 ice

pack.

Hasil dari penelitian dapat disimpulkan bahwa (a) mesin penyejuk udara lokal

menggunakan komponen mesin kulkas dengan daya kompresor 1/5 PK dan ice pack

berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. (b) Suhu udara yang dihasilkan mesin

penyejuk udara tanpa ice pack dari menit ke 0 sampai dengan menit ke 180 adalah

18,5ºC sampai dengan 22ºC. Suhu udara yang dihasilkan mesin penyejuk udara

menggunakan 10 ice pack dari menit ke 0 sampai dengan menit ke 300 adalah 14,2ºC

sampai dengan 22ºC. Dan suhu udara yang dihasilkan mesin penyejuk udara

menggunakan 20 ice pack dari menit ke 0 sampai dengan menit ke 380 adalah 9,3ºC

sampai dengan 22ºC.

Kata Kunci : Mesin penyejuk udara, Siklus Kompresi Uap, P-h Diagram, Ice pack

dan COP


viii

ABSTRACT

Air is an energy that comes from nature. All living things need air. Especially in

humans air is not only used for breathing but air can also affect the level of comfort.

Cold air in a room can increase a person's level of comfort in doing energy-draining

work. The objectives of this study are: (a) Designing and assembling simple air

conditioning machines with low electrical power. (b) It takes a long time for the air

conditioning machine to work which results in the engine's air outlet temperature being

lower than 22ºC. (c) Obtain characteristics of the assembled cooling engine, which

results in the longest time with air temperatures lower than 22ºC.

This research was conducted at the Mechanical Engineering Heat Transfer

Laboratory, Sanata Dharma University, Yogyakarta. The local air conditioning

machine works with a vapor cycle. Local air conditioning machines designed using

compressor power 1/5 PK. The machine is designed with a size p x l x t : 67cm x 46cm

x 117cm. Research on local air conditioning machines is carried out with variations of

ice pack: (a) without using ice packs, (b) using 10 ice packs, (c) using 20 ice packs.

The results of the study can be concluded that (a) local air conditioning machines

use refrigerator engine components with compressor power 1/5 PK and ice packs are

successfully made and can work well. (b) The air temperature produced by air

conditioning machines without ice packs from minute 0 to 180 minutes is 18.5ºC to

22ºC. The air temperature produced by the air conditioning machine uses 10 ice packs

from 0 to 300 minutes to 14.2ºC to 22ºC. And the air temperature produced by air

conditioning machines uses 20 ice packs from minutes to 0 to 380 minutes, 9.3ºC to

22ºC.

Keywords : Air Conditioning, Steam Compression Cycle, P-h Diagram, Ice pack and

COP


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan

rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi yang merupakan salah satu syarat untuk

mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta ini dapat terselesaikan dengan baik

dan lancar.

Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan ini merupakan penelitian yang

tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan banyak hal, seperti

pembuatan mesin penyejuk udara lokal, pengujian, pengambilan data, dan melakukan

pembahasan solusi terhadap masalah yang dihadapi. Penulis menyadari bahwa dalam

penyelesaian penelitian dan penyusunan skripsi berjudul “Unjuk Kerja Mesin

Penyejuk Udara dengan Siklus Kompresi Uap Menggunakan Daya Kompresor

1/5 PK dan Variasi Ice Pack” ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini,

penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

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

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta dan

sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah dengan sabar, tekun,

tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan bimbingan,

motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama

menyusun Skripsi.

3. Raden Benedictus Dwiseno Wihadi S.T., M.Si., selaku Dosen Pembimbing

Akademik.

4. Seluruh Pengajar Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu

pengetahuan yang sangat membantu penulis dalam penyusunan Skripsi ini.

5. Orang tua dan kedua kakak penulis yang telah memberikan dukungan, baik secara

doa, semangat dan secara materi.

6. Rekan-rekan mahasiswa Prodi Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak dapat

penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini masih

banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan masukan,


x

kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga Skripsi

ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta, 28 Januari 2019

Penulis


xi

DAFTAR ISI

Hal

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

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

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......................................... v

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

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

ABSTRAK ....................................................................................................... vii

ABSTRACT ....................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xviii

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

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

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

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

1.4 Batasan-batasan Dalam Pembuatan Mesin .............................. 3

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ............................ 5

2.1 Dasar Teori .............................................................................. 5

2.1.1 Mesin Penyejuk Udara ...................................................... 5

2.1.2 Kompresi Uap ................................................................... 9

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

2.1.4 Komponen Mesin Penyejuk Siklus Kompresi Uap ........... 16


xii

2.1.5 Komponen Pendukung Mesin Penyejuk Siklus ................ 27

Kompresi Uap

2.2 Tinjauan Pustaka ...................................................................... 29

BAB III PEMBUATAN ALAT .................................................................... 33

3.1 Persiapan Komponen Utama Mesin Penyejuk Udara .............. 33

Lokal

3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Penyejuk .............. 38

Udara Lokal

3.3 Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal ................................ 44

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 47

4.1 Objek Penelitian ....................................................................... 47

4.2 Alat Bantu Penelitian ............................................................... 48

4.3 Alur Penelitian ......................................................................... 51

4.4 Variasi Penelitian ..................................................................... 52

4.5 Cara Pengambilan Data ........................................................... 52

4.6 Cara Mengolah Data ................................................................ 53

4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan Dan Saran ............................. 55

BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN ........................... 56

PEMBAHASAN

5.1 Hasil Penelitian ........................................................................ 56

5.2 Pengolahan Data Hasil Penelitian ............................................ 60

5.3 Pembahasan .............................................................................. 74

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 80

6.1 Kesimpulan .............................................................................. 80

6.2 Saran ........................................................................................ 82

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 83

LAMPIRAN ......................................................................................................... 84


xiii

a. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 85

ice pack menit ke 40

b. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 86


c. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 87


d. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 88


e. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa mengguanakan ............. 89


f. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 90

menit ke 60

g. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 91

menit ke 120

h. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 92

menit ke 180

i. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 93

menit ke 240

j. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 10 ice pack ... 94

menit ke 300

k. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 95

menit ke 80

l. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 96

menit ke 160

m. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 97

menit ke 240

n. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 98

menit ke 320

o. Lampiran 1 P-h diagram variasi mengguanakan 20 ice pack ... 99

menit ke 380


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mesin penyejuk udara lokal .......................................................... 6

Gambar 2.2 AC Split Wall, AC Standding Floor, AC Cassete, ........................ 7

AC Split Duct/Central, AC VRV

Gambar 2.3 Skematik rangkaian komponen siklus kompresi uap ................... 9

Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ........................................ 10

Gambar 2.5 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ........................................ 10

Gambar 2.6 Kompresor hermetik ..................................................................... 18

Gambar 2.7 Kompresor semi hermetik ............................................................ 19

Gambar 2.8 Air cooler ...................................................................................... 20

Gambar 2.9 Water cooler ................................................................................. 21

Gambar 2.10 Evaporative cooler ....................................................................... 23

Gambar 2.11 Kondensor 12 U ............................................................................ 23

Gambar 2.12 Pipa kapiler ................................................................................... 23

Gambar 2.13 Evaporator kering ......................................................................... 25

Gambar 2.14 Evaporator basah .......................................................................... 26

Gambar 2.15 Evaporator plat ............................................................................. 26

Gambar 2.16 Thermostat .................................................................................... 27

Gambar 2.17 Filter ............................................................................................. 28

Gambar 2.18 Refrigeran R134a .......................................................................... 29

Gambar 2.19 Fan/kipas angin ............................................................................ 29

Gambar 3.1 Kompresor hermetik jenis torak ................................................... 33

Gambar 3.2 Kondensor ..................................................................................... 34

Gambar 3.3 Pipa kapiler ................................................................................... 35

Gambar 3.4 Evaporator .................................................................................... 36

Gambar 3.5 Filter ............................................................................................. 37


xv

Gambar 3.6 Tabung berisi refrigeran R134a .................................................... 38

Gambar 3.7 Pemotong pipa (tube cutter) ......................................................... 38

Gambar 3.8 Pelebar pipa (tube expander) ........................................................ 39

Gambar 3.9 Manifold gauge ............................................................................. 40

Gambar 3.10 Thermostat .................................................................................... 40

Gambar 3.11 Kipas (fan) .................................................................................... 41

Gambar 3.12 Alat las .......................................................................................... 42

Gambar 3.13 Pompa vakum ............................................................................... 42

Gambar 3.14 Plat besi siku ................................................................................. 43

Gambar 3.15 Acrilyc ........................................................................................... 43

Gambar 3.16 Styrofoam ...................................................................................... 44

Gambar 4.1 Mesin penyejuk udara local .......................................................... 47

Gambar 4.2 Termokopel dan penampil suhu digital ........................................ 48

Gambar 4.3 Stopwatch ..................................................................................... 49

Gambar 4.4 Termokopel bola basah dan bola kering ....................................... 49

Gambar 4.5 Ice pack ......................................................................................... 50

Gambar 4.6 Skema alur pembuatan dan penelitian mesin penyejuk udara ...... 51

lokal

Gambar 5.1 P-h diagram dengan variasi tanpa ice pack menit ke 40 .............. 62

Gambar 5.2 Suhu udara yang dihasilkan dari 3 variasi .................................... 73

Gambar 5.3 Perbandingan Win dari 3 variasi ................................................... 74

Gambar 5.4 Perbandingan Qout dari 3 variasi ................................................... 75

Gambar 5.5 Perbandingan Qin dari 3 variasi .................................................... 76

Gambar 5.6 Perbandingan COPaktual dari 3 variasi ........................................... 76

Gambar 5.7 Perbandingan COPideal dari 3 variasi ............................................ 77

Gambar 5.8 Perbandingan efisiensi (η) dari 3 variasi ...................................... 78


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Variasi penelitian ............................................................................ 52

Tabel 4.2 Pencatatan hasil penelitian alat ....................................................... 53

Tabel 5.1 Hasil data dari percobaan tanpa menggunakan ice pack ................ 56

Tabel 5.2 Hasil data dari percobaan menggunakan 10 ice pack .................... 57

Tabel 5.3 Hasil data dari percobaan menggunakan 20 ice pack ..................... 58

Tabel 5.4 hasil variasi 1 tanpa menggunakan ice pack yang telah ................. 61

dikonversikan dari satuan Psi ke satuan bar

Tabel 5.5 hasil variasi 2 menggunakan 10 ice pack yang telah ...................... 61


Tabel 5.6 hasil variasi 3 menggunakan 20 ice pack yang telah ...................... 61


Tabel 5.7 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap .......................... 63

dengan variasi tanpa menggunakan ice pack


dengan variasi menggunakan 10 ice pack


dengan variasi menggunakan 20 ice pack

Tabel 5.10 Nilai suhu kerja kompresor dan evaporator dengan ....................... 64

variasi tanpa ice pack


variasi 10 ice pack


variasi 20 ice pack

Tabel 5.13 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran ......................... 65

(Win) tanpa menggunakan ice pack


xvii

Tabel 5.14 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran ......................... 66

(Win) menggunakan 10 ice pack

Tebel 5.15 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran ......................... 66

(Win) menggunakan 20 ice pack

Tabel 5.16 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan ..................... 67

massa refrigeran (Qout) tanpa menggunakan ice pack


massa refrigeran (Qout) menggunakan 10 ice pack


massa refrigeran (Qout) menggunakan 20 ice pack

Tabel 5.19 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa ............................. 68

refrigeran (Qin) tanpa menggunakan ice pack


refrigeran (Qin) menggunakan 10 ice pack


refrigeran (Qin) menggunakan 20 ice pack

Tabel 5.22 COPaktual mesin siklus kompresi uap dengan variasi ...................... 69

tanpa menggunakan ice pack


Menggunakan 10 ice pack


menggunakan 20 ice pack

Tabel 5.25 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi ........................ 71

tanpa menggunakan ice pack


Menggunakan 10 ice pack


xviii


menggunakan 20 ice pack

Tabel 5.28 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan ............................. 72

variasi tanpa menggunakan ice pack


variasi menggunakan 10 ice pack


variasi menggunakan 20 ice pack


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Di era globalisasi yang semakin berkembang kebutuhan manusia akan

teknologi kian meningkat, seperti kebutuhan terhadap mesin penyejuk udara.

Penggunaan mesin penyejuk udara dibutuhkan untuk menunjang manusia dalam

beraktifitas. Mesin penyejuk udara adalah suatu alat yang berfungsi untuk

membuat suhu udara ruangan, seperti yang digunakan.

Air Conditioner (AC) adalah mesin penyejuk yang difokuskan untuk

mengkondisikan suhu ruangan, kesegaran dan kebersihan ruangan, sehingga

ruangan tersebut terasa sejuk dan segar. AC merupakan solusi utama dalam

mengkondisikan udara di dalam suatu rungan.

Penggunaan AC kini sudah tersebar di seluruh dunia, AC dapat di pasang

pada rumah-rumah tangga, rumah sakit, gedung bioskop, gedung olahraga,

perkantoran, mall, alat transportasi, industri, hotel dan masih banyak lagi.

Pemasangan AC juga tidak begitu sulit serta harganya pun kini bermacam-macam

dari yang murah hingga yang mahal.

Melihat peranan mesin penyejuk udara atau AC yang begitu penting bagi

kenyamanan masyarakat saat ini, maka penulis tertarik untuk lebih memahami

tentang mesin penyejuk ruangan. Pada saat ini penggunaan mesin penyejuk udara

AC memerlukan daya listrik yang cukup besar. Hal ini menyebabkan AC hanya di

pergunakan oleh masyarakat kelas ekonomi menengah ke atas. Padahal


2

masyarakat kelas ekonomi ke bawah juga ingin merasakan mesin AC. Oleh

karenanya penulis terdorong untuk mencari solusi terhadap masalah ini, dengan

melakukan penelitian terhadap mesin penyejuk udara dengan listrik yang rendah.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimanakah merancang dan merakit mesin penyejuk udara yang

menggunakan daya listrik yang rendah dan bagaimanakah karateristiknya.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian adalah sebagai berikut :

a. Merancang dan merakit mesin penyejuk udara sederhana dengan daya listrik

yang rendah.

b. Mendapatkan lama waktu mesin penyejuk udara bekerja yang menghasilkan

suhu udara keluar mesin lebih rendah dari 22ºC

c. Mendapatkan karakteristik dari mesin penyejuk yang telah dirakit, yang

menghasilkan waktu paling lama dengan suhu udara lebih rendah dari 22ºC

meliputi :

1. Kerja kompresor (Win) persatuan massa refrigeran pada mesin penyejuk

udara yang dirakit.

2. Kalor yang diserap evaporator (Qin) persatuan massa refrigeran pada mesin

penyejuk udara.

3. Kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Qout) persatuan massa refrigeran

pada mesin penyejuk udara.


3

4. Mencari nilai COPaktual pada mesin siklus kompresi uap yang diperoleh

pada mesin penyejuk udara.

5. Mencari nilai COPideal pada mesin siklus kompresi uap.

6. Mencari nilai Efisiensi (η) mesin siklus kompresi uap.

1.4 Batasan-batasan Dalam Pembuatan Mesin

Batasan-batasan yang dilakukan dalam pembuatan mesin penyejuk udara

dengan daya siklus rendah ;

a. Mesin penyejuk udara dirancang dengan ukuran p x l x t : 67cm x 46cm x

117cm, bekerja dengan mempergunakan mesin siklus kompresi uap dan

ditambah dengan ice pack.

b. Komponen utama mesin siklus kompresi uap yaitu: kompresor, kondensor,

filter, pipa kapiler, evaporator dan kipas.

c. Kompresor berdaya 1/5 PK dengan jenis hermetik torak, komponen utama

yang lain menyesuaikan ukuran dengan besarnya daya kompresor.

d. Menggunakan pipa kapiler dengan panjang 1m dan diameter 0,028 inch.

e. Refrigeran yang digunakan adalah R134a.

f. Kipas yang digunakan untuk menyedot udara luar untuk masuk ke dalam

ruangan evaporator, memiliki ukuran p x l x t = 25cm x 8cm x 25cm dengan

diameter baling-baling 20 cm.

g. Variasi yang digunakan pada penelitian adalah mesin penyejuk udara bekerja

tanpa ice pack, menggunakan 10 ice pack, dan menggunakan 20 ice pack.


4

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat meneliti sebagai berikut :

a. Bagi penulis dapat menambah wawasan tentang mesin penyejuk udara

dengan daya listrik rendah.

b. Dihasilkannya teknologi tepat guna berupa mesin penyejuk udara dengan

daya listrik rendah.

c. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi para peneliti lain.

d. Hasil penelitian dapat ditempatkan di perpustakaan untuk menambah kasanah

ilmu pengetahuan tentang mesin penyejuk udara dengan daya listrik rendah

ataupun dapat dipublikasikan pada kalayak ramai melalui prosiding atau

jurnal ilmiah.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Mesin penyejuk udara

Penggunaan mesin penyejuk udara kini sudah menjadi kebutuhan masyarakat.

Ruangan yang sejuk banyak diminati oleh masyarakat. Hal inilah yang mendorong

terciptanya Air Conditioner.

Mesin penyejuk udara sederhana adalah mesin yang berfungsi untuk

mendinginkan suhu udara pada suatu ruangan sehingga ruangan yang terkena

hembusan udara dari mesin tersebut akan terasa sejuk. Mesin penyejuk udara

sederhana memiliki beberapa komponen pendukung untuk terbentuknya udara

yang dingin, seperti evaporator yang berfungsi sebagai penyerap kalor serta

sebagai penghasil udara dingin. Dinginnya evaporator dihasilkan oleh perubahan

fase refrigeran dari cair menjadi gas. Evaporator yang sudah dingin karena

pengaruh refrigeran diteruskan menuju kompresor. Di sini gas refrigeran

dikompresi sehingga meiliki tekanan serta suhu yang tinggi. Pada kondisi ini

refrigeran dalam keadaan tekanan tinggi dan panas akan dialirkan menuju

kondensor. Di sini kondensor memiliki peran untuk melepas kalor panas yang

disebabkan oleh refrigeran. Pelepasan kalor di banti oleh udara luar sehingga

terjadi pertukaran kalor. Pertukaran kalor ini akan menurunkan suhu refrigeran.

Proses selanjutnya yaitu kondensasi. Kondensasi adalah perubahan wujud

refrigeran dari fasa gas menjadi fasa cair dengan tekanan tetap tinggi. Refrigeran


6

cair bertekanan tinggi dialirkan menuju saringan (filter) dan dilanjutkan menuju

pipa kapiler yang berdiameter kecil. Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan

tekanan pada refrigeran.

Refregeran yang bertekanan rendah ini akan dialirkan menuju evaporator. Di

evaporator refrigreran akan menyerap kalor dari udara yang berada pada ruangan

di sekeliling evaporator sehingga menimbulkan perubahan fase refrigeran dari

campuran cair dan menjadi gas. Proses ini dilakukan secara terus-menerus dan ini

disebut sebagai siklus kompresi uap.

Gambar 2.1 Mesin Penyejuk Udara Lokal

AC memiliki macam-macam jenis tergantung dari jenis ruangan dan

kegunaannya. Beberapa contoh dari AC yang ada di pasaran disajikan Gambar

2.2.

Pipa kapiler

Kondensor

Manifold Gauge

Filter

kompresor

Kipas

Evaporator


7

Gambar 2.2 AC Split Wall, AC Standding Floor, AC Cassete, AC Split Duct /

Central, AC VRV

(sumber:http://www.alkonusa.com)

a. AC Split Wall

AC Split Wall merupakan AC yang umum digunakan pada rumah tangga,

perkantoran dan industri. AC ini banyak digunakan karena perawatannya yang

mudah. AC Split Wall terdiri dari 2 bagian :

- Bagian yang ada di dalam ruangan (indoor), meliputi : evaporator.

- Bagian yang ada di luar ruangan (outdoor), meliputi : kompresor, pipa kapiler

dan kondensor.


8

b. AC Standding Floor

AC Standding Floor adalah AC yang mudah dipindah kemana-mana karena

unit ini sendiri. Karena praktis AC jenis ini banyak dipakai dalam acara-acara

pesta dll.

c. AC Cassete

AC Cassete adalah AC yang bagian dalamnya menempel pada plafon. AC

Cassete memiliki variasi ukuran daya yang berbeda - beda mulai dari 1,5 PK

sampai dengan 6 PK. Cara memasang AC Cassete ini memerlukan keahlian

khusus serta tenaga yang lebih extra, tidak seperti memasang AC rumah tangga

maupun AC Split, yang lebih mudah dipasang.

d. AC Split Duct/Central

AC Split Duct/Central adalah AC yang pendistribusian hawa dinginnya

memakai sistem Ducting, yaitu tidak mempunyai pengatur suhu sendiri-sendiri

tetapi dikontrol pada satu titik. Alat ini berfungsi sebagai penghantar dari sumber

udara dingin maupun udara panas ke ruang yang akan dikondisikan. AC Split Duct

biasanya dipakai di mall maupun gedung-gedung yang mempunyai ruangan luas.

e. AC VRV

AC VRV adalah AC yang memiliki sistem canggih. AC VRV Daikin memiliki

satu outdoor dan beberapa unit Indoor dengan berbagai tipe seperti split wall,

Cassete, Standding Floor, dll. AC VRV (Variable Refrigerant Volume) merupakan


9

sistem kerja refrigeran yang berubah-ubah. VRV sistem ialah sebuah teknologi

yang sudah dilengkapi dengan CPU dan Computer Inverter.

2.1.2 Kompresi Uap

Kompresi uap adalah siklus yang sangat penting dan digunakan dalam mesin

penyejuk. Siklus kompresi uap memiliki beberapa proses yaitu, kompresi,

kondensasi, penurunan tekanan dan penguapan. Siklus kompesi uap secara

skematik ditunjukkan pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.5.

Gambar 2.3 Skematik rangkaian komponen siklus kompresi uap

Pada Gambar 2.3, Gambar 2.4 dan Gambar 2.5, Qin adalah besarnya kalor

yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, Win adalah kerja yang

dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran dan Qout adalah besarnya kalor

yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran. Besarnya Qout adalah

penjumlahan Qin dan Win.


10

Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram P-h

Gambar 2.5 Siklus kompresi uap pada diagram T-s

Siklus kompresi uap pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.5 tersusun

atas beberapa proses seperti: proses kompresi, proses pendinginan atau penurunan


11

suhu, proses kondensasi, proses desuperheating lanjut, proses ekspansi (proses

penurunan tekanan), evaporasi, dan proses pemanasan lanjut.

Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap:

a. Proses Kompresi 1 - 2

Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.

Refrigeran yang berbentuk gas panas lanjut masuk ke kompresor. Pada proses ini

kompresor akan memberi tekanan pada gas refrigeran sehingga temperatur

refrigeran akan naik dan membuat temperature refrigeran lebih tinggi dari

temperatur lingkungan (refrigeran berada di fasa superheated/gas panas lanjut).

Proses kompresi berlangsung pada entropi yang konstan (iso-entropi). Suhu

refrigeran yang keluar dari kompresor adalah suhu yang paling tinggi, dengan

kondisi gas panas lanjut.

b. Proses (2-2a)

Proses (2-2a) adalah proses pendinginan gas panas lanjut (desuperheating).

Desuperheating adalah proses perubahan gas panas lanjut menjadi gas jenuh, yang

berlangsung pada tekanan tetap. Proses ini terjadi di tahap 2-2a dari Gambar 2.4

dan Gambar 2.5. Penurunan suhu refrigeran terjadi pada tekanan tetap. Penurunan

suhu refrigeran terjadi karena adanya kalor yang mengalir ke lingkungan.

Perpindahan kalor ini terjadi karena suhu refrigeran lebih tinggi dari suhu

lingkungan.


12

c. Proses Kondensasi (2a-2b)

Pada tahap 2a - 2b gas jenuh mengalami perubahan wujud menjadi cair jenuh.

Proses berlangsung pada suhu dan tekanan yang tetap. Kalor dari kondensor

keluar menuju lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara

lingkungan. Penurunan suhu yang terjadi di kondensor tidak menyebabkan suhu

refrigeran menjadi turun, tapi menyebabkan refrigeran mengalami perubahan fase

dari gas menjadi cair.

d. Proses Pendinginan Lanjut

Proses (2b-3) adalah proses pendinginan lanjut. Pada proses ini refrigeran

mengalami penurunan suhu dari keadaan cair jenuh menjadi refrigeran cair. Di

proses ini tekanan berlangsung secara konstan. Proses ini sangat penting karena

seluruh refrigeran akan diubah wujudnya menjadi cair lanjut sehingga refrigeran

dapat mengalir pada pipa kapiler.

e. Penurunan Tekanan Refrigeran (3-4)

Proses penurunan tekanan terjadi di tahap 3-4 pada Gambar 2.4 dan Gambar

2.5. Pada fase cair, refrigeran dialirkan menuju pipa kapiler, refrigeran mengalami

penurunan suhu dan tekanan sehingga suhu refrigeran yang semula tinggi menjadi

lebih rendah dari temperatur lingkungan udara luar. Di tahap ini refrigeran

berubah wujud menjadi fase campuran yaitu cair dan gas. Proses ini berjalan

dengan nilai entalpi yang tetap (iso entalpi atau isentalpi).


13

f. Proses Evaporasi (4-4a)

Evaporasi terjadi pada tahap 4-4a pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.

Refrigeran yang berada dalam fasa campuran dialirkan menuju evaporator. Pada

proses ini refrigeran akan menerima kalor dari lingkungan sehingga berubah fase

menjadi gas jenuh. Proses ini berlangsung dengan tekanan dan suhu yang tetap.

Suhu ruangan yang terdapat evaporator mengalami penurunan suhu sehingga

menjadi dingin karena suhu ruangan lebih tinggi dibandingkan suhu evaporator

maka terjadi pertukaran kalor di dalam ruangan.

g. Pemanasan Lanjut (4a-1)

Pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.

Refrigeran akan mengalir meninggalkan evaporator sehingga terjadi proses

pamanasan lanjut. Refrigeran yang berada dalam fase gas jenuh akan berubah

menjadi fase gas panas lanjut karena mendapatkan kalor lanjut dari lingkungan.

Sebelum masuk ke dalam kompresor refrigeran harus berubah wujud sepenuhnya

menjadi gas.

2.1.3 Perhitungan Siklus Kompresi Uap

Dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 dapat diketahui perhitungan kinerja

kompresor Win, banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor Qout, serta

banyaknya jumlah kalor yang diserap oleh evaporator Qin, COP dan Efisiensi.


14

a. Kerja Kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran, dapat dihitung dengan

Persamaan (2.1) :

Win = h2 – h1 ....(2.1)

Pada Persamaan (2.1) :

Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h2 : entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg

h1 : entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg

b. Banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout)

Banyaknya energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh

kondensor dihitung dengan Persamaan (2.2):

Qout = h2 – h3 ....(2.2)

Pada Persamaan (2.2):

Qout : kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h2 : entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg

h3 : entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg

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

Besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat

dihitung dengan Persamaan (2.3):

Qin = h1 - h4 = h1 - h3 ….(2.3)


15


Qin : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h1 : entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan entalpi saat

masuk kompresor, kJ/kg

h4 : entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan entalpi saat

keluar pipa kapiler, kJ/kg

d. COP aktual siklus kompresi uap (COPaktual)

COP aktual adalah perbandingan antara panasnya kalor yang diserap oleh

evaporator dengan konsumsi listrik yang digunakan sebagai penggerak

kompresor. Nilai COP dapat dihitung dengan Persamaan (2.4):

COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1) .…(2.4)


Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

Qin : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg

e. COP ideal (COPideal)

COP ideal adalah COP maksimal dari kinerja mesin siklus kompresi uap,

dapat dihitung dengan Persamaan (2.5):

COPideal = Te

Tc−Te ….(2.5)


Te : suhu mutlak evaporator, oK

Tc : suhu mutlak kondensor, oK


16

f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η)

Efisiensi siklus kompresi uap lokal dihitung dengan Persamaan (2.6):

η = (COPAktual / COPIdeal) x 100% …. (2.6)

Pada persamaan (2.6) :

η : efisiensi mesin siklus kompresi uap

COPaktual : koefisien prestasi mesin siklus kompresi uap

COPideal : koefisien prestasi maksimum dari mesin siklus kompresi uap

2.1.4 Komponen Mesin Penyejuk Siklus Kompresi Uap

Komponen utama yang sangat penting dari siklus kompresi uap yaitu seperti :

kompresor, kondensor, evaporator, dan pipa kapiler.

a. Kompresor

Kompresor merupakan komponen utama yang berfungsi untuk menaikkan

tekanan, selain itu kompresor juga berfungsi memompa refrigeran keseluruh

komponen mesin penyejuk. Kompresor memiliki 3 macam jenis yang biasa

digunakan dalam mesin penyejuk, yaitu kompresor sentrifugal, kompresor rotary,

dan kompresor bertorak. Dari ketiga kompresor dapat dibagi menjadi 3 kategori

yaitu:

1. Kompresor jenis terbuka ( Open type compressor )

Kompresor jenis terbuka ini terpisah dari sumber tenaga penggeraknya.

Kompresor pada umumnya menggunakan tenaga penggerak motor listrik. Cara

kerja kompresor terbuka yaitu, salah satu ujung poros dari kompresor yang


17

menonjol keluar dipasangkan sebuah puli. Puli pada kompresor berfungsi sebagai

roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondesor dan

kompresor sendiri. Karena ujung poros keluar dari rumah kompresor, maka harus

diberi pelapis agar refrigeran tidak bocor keluar.

Keuntungan kompresor jenis terbuka:

1. Putaran kompresor dapat disesuaikan dengan mengganti diameter puli.

2. Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan mudah.

3. Jika terjadi kerusakan dapat dengan mudah diketahui dan melakukan

penggantian komponen.

Kerugian kompresor jenis terbuka:

1. Harganya lebih mahal.

2. Bentuk kompresor besar dan berat.

3. Memerlukan ruang yang besar.

2. Kompresor jenis hermatik ( Hermatic type compressor )

Kompresor hermatik adalah kompresor yang banyak digunakan untuk mesin

penyejuk seperti kulkas dan showcase. Berbeda dengan kompresor jenis terbuka,

kompresor jenis ini bergerak dengan menggunakan tenaga motor listrik dengan

komponen-komponen mekanik yang berada dalam satu wadah yang tertutup.

Posisi poros dari jenis kompresor ini bisa vertikal maupun horizontal. Seperti

digambarkan di Gambar 2.6.

Keuntungan kompresor hermatik:

1. Tidak banyak memakan tempat.


18

2. Bentuk kompresor kecil dan harga relatif terjangkau.

3. Suara yang dihasilkan kompresor ini relatif kecil sehingga tingkat kebisingan

rendah.

4. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.

Kerugian dari kompresor hermatik adalah:

1. Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.

2. Kerusakan sudah diketahui sebelum rumah kompresor dibuka.

3. Digunakan pada mesin penyejuk yang berkapasitas kecil.

Gambar 2.6 Kompresor hermetik

(http://kangirie.blogspot.com)

3. Kompresor jenis semi hermatik ( Semi hermatic type compressor )

Kompresor jenis ini memiliki motor penggerak dan kompresornya yang

berada dalam satu rumahan, akan tetapi motor penggerak terpisah dari kompresor.

Kompresor dapat bergerak karena adanya poros penghubung antara motor

penggerak dengan kompresor. Gambar 2.7 menunjukkan kompresor semi

hermatik

Keuntungan dari kompresor semi hermetic:


http://kangirie.blogspot.com/

19

1. bentuk yang ringkas.

2. mudah dalam perbaikan jika kompresor atau motornya rusak.

Gambar 2.7 Kompresor semi hermetik

(https://www.indotrading.com)

b. Kondensor

Kondensor adalah komponen pendukung dalam siklus kompresi uap yang

berfungsi sebagai alat penukaran kalor. Refrigeran yang awalnya berbentuk gas

akan didinginkan dengan kondensor dan akan berubah fase menjadi cair.

Penempatan kondensor biasanya ditempatkan diantara kompresor dan pipa

kapiler. Hal ini bertujuan agar proses pelepasan kalor bias menjadi lebih cepat,

pipa pada kondensor dibuat berliku dengan tujuan refrigeran dapat mengalir di

kondensor dalam waktu yang lama dan pertukaran kalor pun dapat dilakukan

dengan maksimal,. Bila kondensor kotor harus segera dibersihkan kotoran tersebut

akan mempengaruhi proses pelepasan kalor.


https://www.indotrading.com/product/compressor-semi-hermetic-p179399.aspx

20

Berdasarkan cara pendinginannya kondensor dibagi menjadi tiga yaitu:

1. Kondensor menggunakan penyejuk udara

Kondensor bekerja dengan bantuan hembusan udara kondensor ini memiliki

diameter pipa dengan ukuran luar 6mm-18mm, biasanya kondensor ini memiliki

tambahan sirip di seluruh bagian kondendor, sirip yang terdapat pada kondensor

ini bersentuhan langsung dengan pipa kondensor, sehingga pelepasan kalor dan

pendinginan dapat lebih maksimal. Gambar 2.8 menunjukkan kondensor

Keuntungan:

1. Pendinginan hanya memerlukan udara yang cukup.

2. Perawatan sangat mudah.

Kerugian:

1. Pemasangan kondensor hanya bisa digunakan pada kulkas dan freezer untuk

rumah tangga.

2. Tekanan yang di timbulkan tinggi jika dibandingkan deangan kondensor

pendinginan air, akibatnya kerja kompresor akan memerlukan daya yang besar

hal ini berdampak tekanan akan naik serta temperatur kerjanya.

Gambar 2.8 Air cooler

(http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id)


http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/

21

2. Kondensor menggunakan pendingin air

Kondensor ini menggunakan media pendingin berupa air. Pendinginan

menggunakan air karena air memiliki kemampuan untuk memindahkan kalor yang

lebih baik jika di bandingkan dengan udara. Kondensor jenis ini memiliki koil

pipa pendingin yang terbuat dari tembaga. Gambar 2.9 menunjukkan water

cooler.

Keuntungan:

1. Bentuknya yang sederhana.

2. Pemasangan yang mudah.

3. Pembuatan pipa pendingin sangat mudah.

Kerugian:

1. Susahnya perawatan jika terjadi korosi dan kerusakan pada pipa.

2. Pembersihan pipa harus menggunakan detergen.

3. Susah dalam penggantian pipa.

Gambar 2.9 Water cooler

(http://4.bp.blogspot.com/)


http://4.bp.blogspot.com/

22

3. Kondensor pendingin campuran air dan udara

Kompresor ini bekerja dengan kombinasi kompresor air dengan kompresor

udara, air dan udara merupakan media pendinginannya. Gambar 2.10

menunjukkan cara kerja evaporative cooler.

Keuntungan:

1. Kinerja kompresor menjadi ringan

2. Tekanan kondensasi dapat dipertahankan supaya tidak terlalu tinggi.

Kerugian:

1. Memakan tempat yang luas.

2. Biaya yang mahal.

Gambar 2.10 Evaporative cooler

(http://frandhoni.blogspot.co.id/)

Mesin penyejuk udara lokal yang dirancang menggunakan kondensor

berbentuk 12U berjenis pipa dengan tambahan besi penguat. Gambar 2.11

menunjukkan kondensor 12U.


http://frandhoni.blogspot.co.id/2015/06/macam-macam-kondensor.html

23

Gambar 2.11 Kondensor 12 U

c. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah sebuah pipa tembaga dengan diameter yang kecil yang

digunakan mesin penyejuk baik itu kulkas, ac, freezer, showcase, dll (Gambar

2.12). Pipa kapiler berfungsi sebagai alat menurunkan tekanan bahan pendingin

cair yang mengalir di dalam pipa tersebut yang berasal dari pipa-pipa kondensor

dan melewati proses penyaringan di filter setelah itu baru menuju pipa kapiler.

Pipa kapiler yang berada di pasaran mempunyai diameter 0,026 hingga 0.080

inch, namun yang digunakan pada mesin pendingin berdiameter berkisar antara

0,026 atau 0,031 inch. Pipa kapiler yang digunakan showcase yang dirancang

berukuran 0,031 inch.

Gambar 2.12 Pipa kapiler

(https://panduanrefrigerasi.blogspot.co.id)


https://panduanrefrigerasi.blogspot.co.id/

24

d. Evaporator

Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair

menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding-dindingnya, evaporator

mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu

dibawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor. Evaporator dibuat dari

bahan logam anti karat, yaitu tembaga dan almunium. Ada beberapa macam

evaporator sesuai dengan keadaan refrigeran di dalamnya. Gambar 2.13

menunjukkan evaporator.

1. Evaporator kering (dry expantion evaporator)

Keadaan dimana cairan refrigeran yang diekspansikan melalui katup ekspansi

pada saat masuk evaporator sudah dalam campuran air dan uap, sehingga pada

saat keluar dari evaporator menjadi uap kering

Keuntungan dari evaporator kering:

1. Tidak memerlukan banyak refrigeran dalam jumlah besar.

2. Jumlah minyak pelumas yang tertinggal di dalam evaporator sangat kecil.

Kerugian dari evaporator kering:

1. Perpindahan kalor yang terjadi tidak begitu besar dibandingkan dengan

evaporator basah.

2. Laju perpindahan kalor dalam evaporator lebih rendah dibandingkan

dengan evaporator setengah basah.


25

Gambar 2.13 Evaporator kering

(http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id)

1. Evaporator setengah basah

Keadaan dimana evaporator berada pada kondisi refrigeran diantara jenis

evaporator jenis kering dan evaporator jenis basah, namun selalu terdapat

refrigeran cair dalam pipa penguapannya. Keuntungan dan kerugian dari

evaporator jenis setengah basah adalah laju perpindahan kalor jenis setengah

basah lebih tinggi dari evaporator kering, tetapi laju perpindahan kalor lebih

rendah dari evaporator jenis basah. Gambar 2.14 menunjukkan

2. Evaporator basah (flooded evaporator)

Dalam evaporator jenis basah sebagian jenis evaporator terisi oleh cairan

refrigeran dan proses penguapannya terjadi seperti pada ketel uap. Pada

evaporator basah terdapat sebuah akumulator untuk menampung refrigeran cair

dan gas. Dari akumulator tersebut bahan pendingin cair mengalir ke evaporator

dan menguap di dalamnya. Sisa refrigeran yang tidak sempat menguap di

evaporator kembali kedalam akumulator. Di dalam akumulator refrigeran cair

berada di bawah tabung sedangkan yang berupa gas berada di atas tabung.

Keuntungan dari evaporator basah adalah laju perpindahan kalor jenis basah lebih


http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/evaporator.html

26

tinggi dari pada evaporator kering dan evaporator jenis setengah basah. Gambar

2.14 menunjukkan evaporator basah.

Gambar 2.14 Evaporator basah

(http://www.bppp-tegal.com)

3. Evaporator Plat

Ada beberapa macam evaporator berdasarkan bentuk yang banyak digunakan

pada mesin penyejuk adalah jenis pipa dengan plat datar atau plate, pipa-pipa, dan

pipa dengan sirip-sirip. Evaporator yang digunakan pada showcase dirancang

adalah evaporator jenis kering dengan pipa plat datar. Gambar 2.15 menunjukkan

evaporator plat.

Gambar 2.15 Evaporator plat


http://www.bppp-tegal.com/

27

2.1.5 Komponen Pendukung Mesin Penyejuk Siklus Kompresi Uap

Selain komponen utama, mesin penyejuk juga memiliki beberapa komponen

pendukung lain yang berfungsi untuk membantu kerja dari mesin penyejuk, yaitu:

thermostat, filter, bahan pendingin dan fan.

a. Thermostat

Thermostat adalah sebuah alat mesin penyejuk yang berfungsi untuk

mencegah pembekuan/frosting dan agar temperatur dalam ruangan dapat disetel

sesuai dengan suhu yang diinginkan. Prinsip kerja thermostat adalah jika ruang

dalam mesin penyejuk mencapai suhu tertentu (dalam evaporator sudah mencapai

suhu yang ditentukan) maka terputuslah aliran listrik menuju kompersor dan

kompresor akan berhenti bekerja untuk sementara hingga suhu ruang pendingin

atau evaporator naik mencapai suhu tertentu. Gambar 2.16 menunjukkan

thermostat.

Gambar 2.16 Thermostat

(http://www.priceza.co.id)


http://www.priceza.co.id/s/harga/thermostat-kulkas-awtb-p134-by-erpan-electric

28

b. Filter

Filter adalah alat yang mempunyai fungsi menyaring kotoran–kotoran yang

berbentuk padat yang terbawa refrigeran. Filter dipasang pada daerah bertekanan

tinggi pada ujung pipa kondensor yang menuju pipa kapiler dengan tujuan jika

ada kotoran atau ada udara yang terjebak dalam siklus tersebut akan tersaring

terlebih dahulu agar pipa kapiler tidak tersumbat. Gambar 2.17 menunjukkan

contoh-contoh filter.

Gambar 2.17 Filter

c. Bahan Pendingin atau Refrigeran

Bahan pendingin atau refrigeran adalah suatu zat yang mudah dirubah

bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya, dipakai untuk mengambil panas

dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Refrigeran yang sering

digunakan dalam mesin penyejuk yaitu R134a. gambar 2.18 menunjukkan

refrigerant.

Keuntungan menggunakan refrigeran R134a, yaitu:

1. Tidak berbau dan beracun.


29

2. Tidak mudah terbakar.

3. Tidak menyebabkan logam korosi.

4. Tidak mengandung CFC (Chloro fluoro carbon) sehingga ramah lingkungan,

karena tidak merusak ozon.

Gambar 2.18 Refrigeran R134a

(https://www.indiamart.com)

d. Fan

Fan atau kipas angin berfungsi untuk menghisap atau mendorong udara

menuju ruang pendingin. Dengan adanya kipas angin maka makanan atau

minuman yang ada diruang showcase lebih cepat dingin.

Gambar 2.19 Fan/kipas angin


https://www.indiamart.com/

30

2.2 Tinjauan Pustaka

Kemas (2014), melakukan penelitian tentang Pengaruh Media Pendingin Air

Pada Kondensor Terhadap Kemampuan Kerja Mesin Penyejuk. Metode yang

digunakan dilakukan secara eksperimen dengan membuat dan menguji alat mesin

penyejuk secara langsung. Pengujian dilakukan dengan mendinginkan kondensor

menggunakan pendingin air dan udara, dengan variasi beban pendingin ruangan:

450W, 600W, 750W dan variasi debit aliran air di kondensor: 0,06 l/s, 0,075 l/s

dan 0,09 l/s. Dari hasil yang didapat dari penelitian ini yaitu COP (Coefficient Of

Performance) yang tertinggi yaitu 15,43 terjadi pada pendingin air dengan beban

450 watt pada debit 0,09 l/s, sedangkan dengan pendingin udara COP 6,44 pada

beban 450W. Temperatur air tertinggi sebesar 38°C terjadi pada debit 0,06 l/s dan

pada beban pendingin 750 watt.

Anwar (2010), melakukan penelitian mengenai efek beban pendingin

terhadap kinerja sistem mesin penyejuk meliputi kapasitas refrigerasi, koefisien

prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode

eksperimental dengan variasi beban pendingin yang diperoleh dengan

menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang

pendingin Hubungan antara beban pendingin dengan COP sistem membentuk

kurva parabolik, di mana posisi COP terbesar terdapat pada beban 200 watt

sebesar 2,64 dan kenaikan kapasitas refrigerasi dan daya kompresor terjadi seiring

dengan penambahan beban pendingin.

Helmi (2010), melakukan penelitian tentang perbandingan COP pada

refrigerator rengan refrigeran CFC R12 dan HC R134a untuk diameter pipa


31

kapiler yang berbeda. Metode yang digunakan dengan mengganti refrigeran CFC

R12 ke HC R134a pada refrigerator satu pintu dan mengganti ukuran panjang pipa

kapiler dengan ukuran 1,75m, 2,00m, 2,25m untuk mengetahui mana yang lebih

baik dan efisien dari kedua refrigeran CFC R12 ke HC R134a, serta manakah

yang menghasilkan suhu dingin dan COP tertinggi. Dari hasil yang didapat bahwa

COP tertinggi 4,06 untuk refrigeran HC R134a dan suhu evaporator terendah -16

untuk refrigeran HC R134a pada pipa yang berukuran panjang 2,25 m.

Ridwan (2005), melakukan penelitian untuk mengetahui perbandingan unjuk

kerja atau Coefficient Of Performance (COP) refrigeran 12 (R-12) terhadap

refrigeran 134a (R-134a) pada suatu refrigerator 75 W. Metode yang dilakukan

beban pendinginan berupa air dimasukkan dalam refrigerator dengan variasi

volume 100 ml, 200 ml, dan 300 ml pada temperatur 28oC. Penurunan temperatur

air dicatat setiap 5 menit hingga temperatur air mencapai 0oC. Hasil yang didapat

menunjukkan bahwa semakin rendah temperatur refrigeran masuk kompressor

dan semakin kecil kapasitas pendinginannya. Kerja kompressor semakin kecil.

Dari pengolahan data menunjukkan bahwa pada masing-masing variasi beban

pendingin COP untuk R-134a lebih tinggi dibanding COP R-12. Nilai COP

tertinggi didapat pada beban pendinginan 100 ml baik untuk R-134a maupun R-

12.

Suma (2013), melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh tekanan kerja

kompresor terhadap efek pendingin atau pencapaian temperatur pendinginan dan

waktu pencapaian temperatur pendingin, serta mendapatkan besar tekanan

kompresor yang memberikan nilai koefisien performansi (COP) yang optimum


32

menggunakan metoda eksperimen. Variasi tekanan kompresor ditinjau terhadap

kinerja mesin refrigerasi dan suhu refrigerasi yang keluar dari kondensor. Hasil

penelitian menunjukan bahwa semakin besar tekanan suction kompresor maka

semakin besar efek refrigerasi yang terjadi dan waktu yang dibutuhkan untuk

mencapai temperatur pendinginan rata-rata sama untuk masing-masing tekanan

yang menghasilkan tekanan suction 1,4 bar menghasilkan COP 4,15.


33

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1 Persiapan Komponen Utama Mesin Penyejuk Udara Lokal.

Komponen-komponen utama yang digunakan pada pembuatan mesin penyejuk

udara sederhana dalam penelitian ini meliputi : kompresor, kondensor, pipa kapiler,

evaporator, filter dan refrigeran.

a. Kompresor

Kompresor adalah sebuah penggerak yang memiliki fungsi yaitu untuk

menaikkan tekanan dengan cara memompa refrigeran sehingga akan membuat

tekanan atau kompresi pada kompresor. Refrigeran akan dipompa ke seluruh bagian

komponen mesin kompresi uap. Gambar 3.1 menunjukkan,

Gambar 3.1 Kompresor hermetik jenis torak


34

Spesifikasi kompresor :

Jenis kompresor : Kompresor hermetik jenis torak

Seri kompresor : SMHD16525

Voltase : 220-240V

Daya kompresor : 1/5 HP

b. Kondensor

Kondensor adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai pelepas kalor yang

dihasilkan oleh refrigeran. Kalor tersebut akan dilepas menuju udara luar sehingga

refrigeran berubah bentuk dari bentuk gas berubah menjadi cair. Penelitian yang

dilakukan pada mesin penyejuk udara sederhana ini menggunakan jenis kondensor

12U berbentuk pipa dengan jari-jari penguat seperti ditunjukkan di Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Kondensor


35

Spesifikasi kondensor :

Jumlah sirip : 66 buah

Diameter sirip : 1,2 mm

Bahan sirip : baja

Diameter pipa : 4,8 mm

Bahan pipa : besi

Panjang kondensor 12U : 92,5 cm

c. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah alat yang memiliki fungsi sebagai penurun tekanan pada

refrigeran cair yang berasal dari kondensor dan disalurkan menuju evaporator. Pada

penelitan ini digunakan pipa kapiler berbahan tembaga dengan panjang 1m dan

diameter pipa 0,028 inch. Gambar 3.3 menunjukkan pipa kapiler yang digunakan.

Gambar 3.3 Pipa kapiler


36

d. Evaporator

Evaporator adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai penyerap kalor di

dalam ruangan mesin penyejuk udara, penyerapan kalor menyebabkan refrigeran

berubah fase dari fase cair berubah menjadi gas. Pada peneitian ini digunakan

evaporator jenis kering dengan pipa bersirip. Seperti ditunjukkan di Gambar 3.4

menunjukkan evaporator dalam ruang pendingin.

Gambar 3.4 Evaporator

Spesifikasi evaporator :

Bahan plat evaporator : alumunium

Bahan pipa evaporator : tembaga

Panjang evaporator : 355 cm

Lebar evaporator : 25 cm


37

e. Filter

Filter adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai penyaring kotoran yang

berbentuk padat yang terbawa oleh refrigeran, pemasangan filter bertujuan agar

kotoran dapat tersaring dan tidak menyumbat pipa kapiler. Gambar 3.5 menunjukkan

contoh-contoh filter.

Gambar 3.5 Filter

(http://sekawan-servis-pendingin.blogspot.co.id)

f. Refrigeran

Refrigeran adalah suatu zat yang dengan mudah dirubah bentuknya dari gas

menjadi cair atau sebaliknya, refrigeran biasa digunakan untuk mengambil panas dari

evaporator dan dibuang pada kondensor. Pada penelitian ini refrigeran yang

digunakan R134a. seperti ditunjukkan di Gambar 3.6.


http://sekawan-servis-pendingin.blogspot.co.id/

38

Gambar 3.6 Tabung berisi refrigeran R134a

(https://www.indiamart.com)

3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal

Dalam pembuaran mesin penyejuk udara sederhana memerlukan beberapa

peralatan pendukung sebagai berikut:

a. Pemotong Pipa (Tube Cutter)

Tube cutter adalah alat yang diunakan untuk memotong pipa tembaga hasil

pemotongan dengan tube cutter rapi dan tidak membuat pipa rusak atau bengkok.

Pemotongan dengan tube cutter memudahkan dalam proses pengelasan. Seperti yang

ditunjukkan di Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Pemotong pipa (tube cutter)

(https://www.indotrading.com)


https://www.indotrading.com/

39

b. Pelebar Pipa (Tube Expander)

Tube expander adalah alat yang berfungsi untuk membesarkan diameter pada

ujung pipa tembaga. Pelebaran bertujuan agar pipa tembaga dengan mudah

disambungkan pada pipa tembaga yang lainnya. Gambar 3.8 menunjukkan alat

pelebar pipa.

Gambar 3.8 Pelebar pipa (tube expander)

(http://www.klikglodok.com)

c. Manifold Gauge

Manifold gauge adalah alat untuk mengukur tekanan pada refrigeran. Manifold

gauge mengukur tekanan pada saat mesin beroperasi maupun tidak beroperasi.

Manifold gauge biru mengukur tekanan evaporator atau tekanan hisap pada


http://www.klikglodok.com/perkakas/flaring-ac/12357-harga-jual-stanley-93-042-alat-flaring-pipa-ac-3-16-3-4-inch.html

40

kompresor, sedangkan manifold gauge merah mengukur tekanan keluaran pada

kompresor. Gambar 3.9 menunjukkan manifold gauge.

Gambar 3.9 Manifold gauge

d. Thermostat

Thermostat adalah alat pendukung dalam mesin pendingin yang mempunyai

fungsi sebagai pencegah terjadinya pembekuan/frosting dan sebagai pengatur

temperatur dalam ruangan agar dapat disetel sesuai kebutuhan. Gambar 3.10

menunjukkan contoh thermostat.

Gambar 3.10 Thermostat


41

e. Kipas (fan)

Kipas (fan) memiliki fungsi untuk menghisap udara dan udara akan dihembuskan

ke evaporator. Udara yang bersentuhan dengan evaporator akan berubah menjadi

dingin dan selanjutnya udara dikeluarkan pada lobang pembuangan. Pada penelitian

ini peneliti menggunakan exhaust fan berdaya 35 watt. Gambar 3.11 menunjukkan

contoh kipas yang digunakan.

Gambar 3.11 Kipas (fan)

f. Alat dan Bahan Las

Alat dan bahan las berfungsi untuk memanaskan pipa tembaga, yang nantinya

pipa tembaga tersebut bisa disambung atau dilepaskan dan juga dapat menambal pipa

tembaga jika terjadi kebocoran. Bahan yang digunakan untuk menyambungkan pipa

tembaga adalah bahan kuningan dan borak.


42

g. Pompa Vakum

Pompa vakum digunakan untuk menyedot refrigeran dari dalam komponen

sistem pendinginan. Gas udara dan uap air yang tidak terkondensasi akan di

hilangkan. Dengan hilangnya udara dan uap air maka laju aliran refrigerasi nantinya

akan ringan dan juga umur filter akan bertambah panjang karena tidak ada uap air

yang terjebak di filter. Gambar 3.13 menunjukkan.

Gambar 3.13 Pompa vakum

(https://indonesian.alibaba.com)

h. Plat besi siku

Plat siku digunakan sebagai kerangka utama dalam pembuatan mesin penyejuk

udara lokal. Gambar 3.14 menggunakan,

Gambar 3.14 Plat besi siku

(http://www.dimensiharga.com)


https://indonesian.alibaba.com/

http://www.dimensiharga.com/

43

i. Acrylic

Bahan acrylic digunakan sebagai dinding pelinding dari evaporator. inding

acrylic dibuat dengan bentuk segi empat dengan tiga lobang yaitu satu lobang

masuknya angin dan dua lobang pembuangan angin. Gambar 3.15 menunjukkan

Gambar 3.15 Acrylic

(https://supremeplastics.com)

j. Styrofoam

Bahan styrofoam digunakan sebagai pelapis dari acrylic, tujuan pemasangan

styrofoam adalah untuk mencegah kalor berlebih masik ke dalam ruangan evaporator,

dan juga agar proses pendinginan terjadi semakin cepat. Gambar 3.16 menunjukkan,


44

Gambar 3.16 Styrofoam

(https://www.panelsystems.co.uk)

3.3 Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal

Langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan mesin penyejuk udara

sederhana yaitu:

a. Mempersiapkan komponen utama mesin kompresi uap yaitu: kompresor,

kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter, refrigeran R134a. Alat pendukung

dalam sistem kompresi uap juga harus tersedia separti manifold gauge, alat

pemotong pipa, pompa vakum, alat las dan alat-alat lainnya yang dipergunakan

dalam pembuatan mesin penyejuk udara.

b. Membuat kerangka mwsin penyejuk udara, proses ini membutuhkan gerinda

potong untuk memotong palat besi, plat siku, mur dan baut sebagai alat untuk

menyambungkan plat besi satu dengan yang lainnya.


https://www.panelsystems/

45

c. Kompresor diletakan pada bagian bawah kerangka. Penyambungan kompresor

dengan kondensor dilakukan dengan proses pengelasan, pemasangan manifold

gauge ditempatkan pada kedua komponen tersebut.

d. Kondensor diletakan pada bagian samping kiri mesin, pada pipa masukan

kompresor disambungkan dengan filter kemudian pipa kapiler, penyambungan

dilakukan dengan cara dilas.

e. Evaporator dipasang pada bagian dalam kerangka, dan dihubungkan dengan

keluaran pada pipa kapiler dengan di las, dilanjutkan dengan pengelasan pada

pipa tembaga keluaran dari evaporator ke pipa tembaga masukan kompresor.

f. Pemvakuman dilakukan dengan menggunakan pompa vakum. Fungsi

pemvakuman ini adalah untuk mengeluarkan udara yang masih terjebak dalam

komponen mesin kompresi uap. Proses ini dilakukan agar proses pendinginan

nantinya dapat bekerja dengan maksimal.

g. Perancangan mesin penyejuk udara ini menggunakan refrigeran R134a.

Refrigeran diperlukan sebagai fluida kerja dari mesin pendingin. Pengisian

refrigeran harus sesuai dengan kinerja dari mesin tersebut agar mesin dapat

bekerja secara maksimal.

h. Pemasangan kipas pada dinding ruangan evaporator berfungsi untuk menghisap

udara luar dan dihembuskan ke evaporator. Saat udara terkena evaporator maka

suhu udara akan mengalami penurunan dan selanjutnya udara dingin dikeluarkan

dari ruangan evaporator melalui lobang keluaran.


46

i. Saklar on/off pada mesin kompresi uap berfungsi untuk menyalakan dan

mematikan mesin. Pada kipas tak lupa diberi saklar berfungsi untuk menyalakan

dan mematikan kipas.

j. Pemasangan thermostat sebagai alat pendukung pada mesin penyejuk udara

sederhana berfungsi sebagai pengatur suhu. Thermostat berfungsi sebagai

pemutus aliran listrik pada kompresor, ketika suhu yang diinginkan pada

evaporator telah tercapai maka dengan otomatis kompresor akan berhenti dan

menyala kembali pada suhu tertentu.


47

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Objek Penelitian

Objek yang diteliti adalah mesin penyejuk udara lokal dengan siklus kompresi

uap. Mesin yang dirancang menggunakan komponen standar yang tersedia di pasaran.

Mesin penyejuk udara memiliki ukuran: panjang 67cm x lebar 46,5cm x tinggi

117cm. Mesin pendingin udara lokal yang dibuat menggunakan daya kompresor 1/5

PK. Gambar 4.1 menyajikan skematik mesin penyejuk udara lokal yang di gunakan

sebagai objek penelitian.

Gambar 4.1 Mesin penyejuk udara lokal


48

4.2 Alat Bantu Penelitian

Penelitian mesin penyejuk ruangan lokal memerlukan alat bantu pengukur yang

digunakan untuk menampilkan dan mengambil data selama penelitian berlangsung :

a. Termokopel dan penampil suhu digital

Termokopel digunakan untuk merubah perbedaan suhu pada benda menjadi

tegangan listrik melalui sensor suhu. Penampil suhu digital dugunakan untuk

menampilkan suhu benda yang diukur. Termokopel dan penampil suhu digital

disajikan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Termokopel dan Penampil Suhu Digital

(http://www.jakartainstrument.com)

b. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengetahui batas waktu dalam pengambilan data

saat pengujian mesin penyejuk udara lokal berlangsung, Gambar 4.3.


http://www.jakartainstrument.com/index.php?route=product/product&product_id=1458

49

Gambar 4.3 Stopwatch

(https://www.amazon.com)

c. Termometer bola basah dan bola kering

Termometer bola basah dan bola kering berfungsi untuk menampilkan dan

mengukur suhu udara sebelum memasuki kondensor. Gambar 4.4 menunjukkan

thermometer bola basah dan bola kering

Gambar 4.4 Termometer Bola Basah dan Bola Kering


https://www.amazon.com/

50

d. Ice pack

Ice pack berfungsi sebagai variasi dan alat bantu pendinginan dalam mesin

penyejuk udara lokal, Ice pack yang digunakan tipe: C1-420G memiliki panjang

25cm, lebar 14cm dan tinggi 1,5cm. Ice pack terbuat dari campuran beberapa jenis

mineral yang bersifat menyerap dingin (refrigerant absorbent). Ice pack dapat

menyerap suhu dari dalam freezer hingga -18 C dan menyimpannya dalam waktu

yang cukup lama. Friz Jel merupakan bahan ice pack, Gambar 4.5 menunjukkan ice

pack yang digunakan.

Gambar 4.5 Ice pack

(https://www.momoshop.com. )


51

baik

4.3 Alur Penelitian

Gambar 4.6 menunjukan diagram alur pembuatan dan penelitian mesin penyejuk

udara lokal.

Gambar 4.6 Skema alur pembuatan dan penelitian mesin penyejuk udara lokal

Ya

Tidak

baik

Perancangan mesin penyejuk udara

Mulai

Berlanjut ?

Proses perakitan mesin penyejuk udara

Variasi 1 s.d 3

Persiapan alat dan bahan

Uji coba, mesin

baik ?

Pelaksanaan penelitian

Pengolahan data, analisi data,

Pembahasan, kesimpulan dan

saran

selesai

Tidak


52

4.4 Variasi Penelitian

Pengujian mesin penyejuk ruangan ini dilakukan dengan beberapa variasi. Suhu

udara yang dihasilkan dicatat dalam setiap variasinya. Pengambilan data-data yang

lain juga diperlukan untuk menggambarkan diagram P-h dan proses siklus udara pada

diagram psychrometric chart. Tabel 4.1 menunjukkan variasi penelitian.

Tabel 4.1 Variasi penelitian

Variasi Kondisi Mesin Menyala

1 Tanpa menggunakan ice pack

2 Menggunakan 10 ice pack

3 Menggunakan 20 ice pack

4.5 Cara Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan dengan proses sebagai berikut :

a. Persiapan termokopel, termometer bola basah dan bola kering, dan kanel rol.

b. Persiapan pemasangan termokopel ke penampil suhu digital, peletakan

termometer bola basah dan bola kering di atas mesin, dan mengkoneksikan mesin

ke tegangan listrik.

c. Menghidupkan mesin penyejuk udara dan mulai pengambilan data.

Data yang di catat dalam proses pengujian:

Pevap : Tekanan refrigeran masuk kompresor.

Pkond : Tekanan refrigeran keluar kompresor.


53

Tw : Temperatur bola basah.

Tdb : Temperatur bola kering.

T5 : Temperatur suhu udara yang di hembuskan kipas dari ruang evaporator.

Tabel 4.2 Tabel pencatatan hasil pengujian alat.

Waktu

(menit)

Pevap

(Psi g)

Pkond

(Psi g)

T5

(oC)

Twb

(oC)

Tdb

(oC)

10

20

30

40

50

60

70

80

…

4.6 Cara Mengolah Data

Pengolahan data dan pembahasan dilakukan selama penelitian berlangsung :

a. Data yang diperoleh pada mesin penyejuk udara lokal selanjutnya dimasukan

pada Tabel 4.2.


54

b. Menggambarkan hasil proses siklus kompresi uap pada p-h diagram.

c. Dari hasil gambar pada p-h diagram maka data yang diperoleh adalah nilai

entalpi (h1, h2, h3, dan h4), suhu kondensor (Tc), dan suhu evaporator (Te).

d. Setelah nilai entalpi diketahui langkah berikutnya adalah menghitung kerja

kompresor (Win), energi kalor yang diserap evaporator (Qin), energi kalor yang

dilepaskan oleh kondensor (Qout), COPaktual dan COPideal , efisiensi (η) dari mesin

penyejuk udara lokal. Perhitungan data dilakukan dengan menggunakan

perhitungan pada Persamaan (2.1) kerja kompresor persatuan massa refrigeran,

Persamaan (2.2) banyaknya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa

refrigeran, Persamaan (2.3) kalor yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran, Persamaan (2.4) menghitung (COPaktual), Persamaan (2.5) menghitung

(COPideal), dan Persamaan (2.6) menghitung efisiensi mesin penyejuk udara

lokal.

e. Hasil dari perhitungan selanjutnya digambarkan dalam bentuk grafik terhadap

waktu, hal ini bertujuan agar hasil dari penggambaran grafik dapat dibahas

dengan mempertimbangkan dari hasil-hasil sebelumnya dan akan mengacu pada

tujuan penelitian sehingga dapat mempermudah dalam langkah pembuatan

pembahasan.


55

4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan diperoleh dari pembahasan, hasil-hasil data yang diperoleh mengacu

selama penelitian sedang berlangsung. Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan

dan kesimpulan harus dapat menjawab dari tujuan penelitian. Saran bertujuan untuk

memberikan pendapat dari hasil-hasil penelitian sebelumnya, sehingga dalam

penelituan selanjutnya dapat dilakukan dengan lebih baik.


56

BAB V

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil Penelitian

Hasil dari penelitian pada mesin penyejuk udara lokal dengan menggunakan

siklus kompresi uap dengan variasi tanpa menggunakan ice pack, menggunakan

10 ice pack, menggunakan 20 ice pack yang meliputi: suhu udara lingkungan

sekitar (Tdb), (Twb), suhu udara mesin penyejuk udara yang dihasilkan (T5),

tekanan refrigeran masuk kompresor (Pevap), tekanan refrigeran keluar kompresor

(Pkond). Disajikan pada Tabel 5.1 sampai Tabel 5.3.

Tabel 5.1 Hasil data dari percobaan tanpa menggunakan ice pack.

Waktu Pevap Pkond Tdb Twb T5

(menit) (Psi g) (Psi g) (oC) (oC) (oC)

10 12 245 24 23 18,5

20 12 245 24 23 19

30 12 245 24 23 19,3

40 12 245 24 23 19,7

50 12 245 24 23 20

60 12 245 24 23,5 20,2

70 12 245 24 23,5 20,5

80 12 245 24 23,5 20,9

90 12 245 25 24 21,1

100 12 245 25 24 21,5

110 12 245 25 24 21,6

120 12 245 25 24 21,7


57



130 12 245 25,5 24 21,4

140 12 245 25,5 24,5 21,8

150 12 245 25,5 24,5 21,9

160 12 245 25,5 24,5 21,9

170 12 245 25,5 24,5 22

180 12 245 25,5 24,5 22

Tabel 5.2 Hasil data dari percobaan dengan menggunakan 10 ice pack.

Waktu

(menit)

Pevap

(Psi g)

Pkond

(Psi g)

Tdb

(oC)

Twb

(oC)

T5

(oC)

10 12 220 24 22 14,2

20 12 220 24 22 14,8

30 12 220 24 22 15,1

40 12 220 24 22 15,3

50 12 220 24,5 22 15,6

60 12 220 24,5 22 16

70 12 220 24,5 22 16,4

80 12 220 24,5 22 16,6

90 12 220 25 22,5 17,1

100 12 220 25 22,5 17,3

110 12 220 25 22,5 17,5

120 12 220 25 22,5 17,8

130 12 220 25 22,5 18

140 12 220 25 22,5 18,1

150 12 220 25 22,5 18,4

160 12 220 25 23 18,7

170 12 220 25,5 23 19

180 12 220 25,5 23 19,3


58



190 12 220 25,5 23 19,5

200 12 220 25,5 23 19,8

210 12 220 25,5 23,5 20

220 12 220 25,5 23,5 20,2

230 12 220 25,5 23,5 20,5

240 12 220 25,5 23,5 20,7

250 12 220 26 23,5 21

260 12 220 26 23,5 21,4

270 12 220 26 24 21,6

280 12 220 26 24 21,8

290 12 220 26 24 22

300 12 220 26 24 22

Tabel 5.3 Hasil data dari percobaan dengan menggunakan 20 ice pack.



10 12 230 24,5 22 9,3

20 12 230 24,5 22 9,6

30 12 230 24,5 22 10

40 12 230 24,5 22 10,5

50 12 230 24,5 22 10,8

60 12 230 24,5 22 11,3

70 12 230 24,5 22 11,9

80 12 230 24,5 22 12,3

90 12 230 24,5 22 12,8

100 12 230 25 22 13

110 12 230 25 22.5 13,4

120 12 230 25 22.5 13,9


59



130 12 230 25 22,5 14,3

140 12 230 25 22,5 14,7

150 12 230 25 22,5 15

160 12 230 25 22,5 15,4

170 12 230 25 22,5 15,7

180 12 230 25 22,5 16

190 12 230 25 23 16,4

200 12 230 25 23 16,8

210 12 230 25 23 17,1

220 12 230 25 23 17,6

230 12 230 25,5 23 18

240 12 230 25,5 23 18,4

250 12 230 25,5 23 18,7

260 12 230 25,5 23 19

270 12 230 25,5 23 19,5

280 12 230 25,5 23 19,6

290 12 230 25,5 24 20,1

300 12 230 25,5 24 20,5

310 12 230 25,5 24 20,6

320 12 230 25,5 24 20,8

330 12 230 26 24 21

340 12 230 26 24 21,3

350 12 230 26 24 21,6

360 12 230 26 24 21,7

370 12 230 26 24 21,9

380 12 230 26 24 22


60

5.2 Pengolahan Data Hasil Penelitian

a. Perhitungan Siklus Kompresi Uap

Perhitungan yang dilakukan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikajn

dengan menggunakan perhitungan pada P-h diagram dengan acuan menggunakan

data yang telah diperoleh selama penelitian. Pada P-h diagram data yang

digunakan meliputi tekanan kondensor dan tekanan evaporator, sedangkan pada

P-h diagram data didapat setelah melakukan penggambaran adalah suhu kerja

kondensor (Tkond), suhu kerja evaporator (Tevap), nilai entalpi refrigeran pada saat

keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (h2),

nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor (h3), dan nilai entalpi refrigeran

pada saat masuk evaporator (h4).

Perhitungan yang dilakukan dalam pencarian suhu kerja kondensor (Tkond)

dan suhu kerja evaporator (Tevap) menggunakan data dari Pout dan Pin, data yang

diperoleh menggunakan satuan Psi, dan disajikan pada Tabel 5.6 sampai 5.6.

Sebelum hasil data digambarkan pada P-H diagram data Pout dan Pin dapat diubah

menjadi tekanan absolut dengan satuan bar, berikut cara konversi:

Pin = (12 + 14,7) x 0,0689476𝑏𝑎𝑟

𝑃𝑠𝑖

= 1,84 bar

Pout = (245 + 14,7) x 0,0689476𝑏𝑎𝑟

𝑃𝑠𝑖

= 17,9 bar


61

Tabel 5.4 Hasil variasi 1 tanpa menggunakan ice pack yang telah dikonversikan

dari satuan Psi ke satuan bar.

No. Waktu Tekanan (Psi g) Tekanan (bar)

(menit) Pkond Pevap Pkond Pevap

1 40 245 12 17,9 1,84

2 80 245 12 17,9 1,84

3 120 245 12 17,9 1,84

4 160 245 12 17,9 1,84

5 180 245 12 17,9 1,84

Tabel 5.5 Hasil variasi 2 menggunakan 10 ice pack yang telah dikonversikan

dari satuan psi ke satuan bar.



1 60 220 12 16,18 1,84

2 120 220 12 16,18 1,84

3 180 220 12 16,18 1,84

4 240 220 12 16,18 1,84

5 300 220 12 16,18 1,84

Tabel 5.6 Hasil variasi 3 menggunakan 20 ice pack yang telah dikonversikan

dari satuan Psi ke satuan bar.



1 80 230 12 16,87 1,84

2 160 230 12 16,87 1,84

3 240 230 12 16,87 1,84

4 320 230 12 16,87 1,84

5 380 230 12 16,87 1,84

Setelah dilakukan konversi dari satuan Psi ke satuan bar, maka selanjutnya

adalah dengan membuat P-h diagram dan mencari data entalpi seperti: suhu kerja

pada kondensor (Tkond), suhu kerja pada evaporator (Tevap), nilai entalpi refrigeran

pada saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada saat masuk


62

kondensor (h2), nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor (h3), dan nilai

entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator (h4). Gambar 5.1 menunjukkan

grafik P-h diagram dengan variasi tanpa ice pack.

Gambar 5.1 P-h diagram dengan variasi tanpa ice pack menit ke 40

Dari gambar P-h diagram yang disajikan pada Gambar 5.1, dengan variasi

tanpa menggunakan ice pack yang diambil pada menit ke 100 diperoleh data suhu

kerja pada kondensor (Tkond), suhu kerja pada evaporator (Tevap), dan nilai-nilai

entalpi refrigeran yang terjadi pada siklus kompresi uap yaitu: nilai entalpi

refrigeran pada saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada saat

masuk kondensor (h2), nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor (h3), dan

nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator (h4). Tabel 5.7 sampai 5.12

menunjukkan nilai entalpi dan nilai suhu.


63

Tabel 5.7 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi tanpa

menggunakan ice pack.

No. Waktu Entalpi (kJ/kg)

(menit) h1 h2 h3 h4

1 40 391 427 290 290

2 80 391 427 290 290

3 120 391 427 290 290

4 160 391 427 290 290

5 180 391 427 290 290

Tabel 5.8 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi

menggunakan 10 ice pack.


(menit) h1 h2 h3 h4

1 60 391 426 284 284

2 120 391 426 284 284

3 180 391 426 284 284

4 240 391 426 284 284

5 300 391 426 284 284

Tabel 5.9 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi



(menit) h1 h2 h3 h4

1 80 391 426 287 287

2 160 391 426 287 287

3 240 391 426 287 287

4 320 391 426 287 287

5 380 391 426 287 287


64

Tabel 5.10 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi tanpa


No. Waktu Suhu (oC)

(menit) Tc Te

1 40 62 -12

2 80 62 -12

3 120 62 -12

4 160 62 -12

5 180 62 -12

Tabel 5.11 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi


No. Waktu Suhu (oC)

(menit) Tc Te

1 60 58 -12

2 120 58 -12

3 180 58 -12

4 240 58 -12

5 300 58 -12

Tabel 5.12 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi


No. Waktu Suhu (oC)

(menit) Tc Te

1 80 60 -12

2 160 60 -12

3 240 60 -12

4 320 60 -12

5 340 60 -12

Setelah penggambaran pada P-h diagram selesai maka didapatkan beberapa

data yang nantinya dapat digunakan untuk mencari besarnya kerja kompresor

(Win), mencari besarnya energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap


65

evaporator (Qin), mencari besarnya energi kalor persatuan massa jenis refrigeran

yang dilepaskan oleh kondensor (Qout), mencari besarnya COPactual, mencari

besarnya COPideal, mencari besarnya Efisiensi (η) pada mesin bersiklus kompresi

uap yang dipergunakan pada mesin penyejuk udara.

Contoh perhitungan diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack.

1. Menghitung besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran, dapat dihitung dengan

Persamaan (2.1) yaitu: Win = h2 – h1(kJ/kg). Contoh perhitungan diambil dari

variasi 1 tanpa menggunakan ice pack menit ke 40. Tabel 5.13 sampai 5.15

menunjukkan nilai Win.

Win = h2 - h1 (kJ/kg)

Win = (427 – 391) kJ/kg

Win = 36 kJ/kg

Tabel 5.13 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) tanpa



(menit) h1 h2 Win

1 40 391 427 36

2 80 391 427 36

3 120 391 427 36

4 160 391 427 36

5 180 391 427 36


66

Tabel 5.14 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dengan


No Waktu Entalpi (kJ/kg)

(menit) h1 h2 Win

1 60 391 426 35

2 120 391 426 35

3 180 391 426 35

4 240 391 426 35

5 300 391 426 35

Tabel 5.15 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dengan



(menit) h1 h2 Win

1 80 391 426 35

2 160 391 426 35

3 240 391 426 35

4 320 391 426 35

5 340 391 426 35

2. Banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigerant

(Qout)

Banyaknya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

dapat dihitung dengan Persamaan (2.2) yaitu: Qout = h2 – h3(kJ/kg).

Contoh perhitungan untuk Qout diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack

menit ke 40. Tabel 5.16 sampai 5.18 menunjukkan nilai Qout.

Qout = h2 - h3 (kJ/kg)

Qout = (427 - 290) kJ/kg

Qout = 137 kJ/kg.


67

Tabel 5.16 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

(Qout) tanpa menggunakan ice pack.


(menit) h2 h3 Qout

1 40 427 290 137

2 80 427 290 137

3 120 427 290 137

4 160 427 290 137

5 180 427 290 137


(Qout) dengan menggunakan 10 ice pack.


(menit) h2 h3 Qout

1 60 426 284 142

2 120 426 284 142

3 180 426 284 142

4 240 426 284 142

5 300 426 284 142


(Qout) dengan menggunakan 20 ice pack.


(menit) h2 h3 Qout

1 80 426 287 139

2 160 426 287 139

3 240 426 287 139

4 320 426 287 139

5 340 426 287 139

3. Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan Persamaan (2.3) yaitu: Qin = h1 – h4 = h1 – h3 (kJ/kg).


68

Contoh perhitungan untuk Qin diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack

menit ke 40. Tabel 5.19 sampai 5.21 menunjukkan kalor yang diserap evaporator

Qin.

Qin = h1 – h4 = h1– h3 (kJ/kg)

Qin = (391 – 290) kJ/kg

Qin = 101 kJ/kg

Tabel 5.19 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) tanpa



(menit) h1 h3=h4 Qin

1 40 391 290 101

2 80 391 290 101

3 120 391 290 101

4 160 391 290 101

5 180 391 290 101

Tabel 5.20 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

dengan menggunakan 10 ice pack.



1 60 391 284 107

2 120 391 284 107

3 180 391 284 107

4 240 391 284 107

5 300 391 284 107


69

Tabel 5.21 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

dengan menggunakan 20 ice pack.



1 80 391 287 104

2 160 391 287 104

3 240 391 287 104

4 320 391 287 104

5 340 391 287 104

4. COPaktual mesin siklus kompresi uap

COPaktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang diserap oleh

evaporator dengan banyaknya konsumsi listrik yang digunakan sebagai penggerak

kompresor dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (2.4) yaitu

COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1). Contoh perhitungan untuk COPaktual

diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack menit ke 40. Tabel 5.22

sampai 5.24 menunjukkan COPaktual.

COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1)

COPaktual = 101 kJ/kg / 36 kJ/kg

COPaktual = 2,80

Tabel 5.22 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi tanpa menggunakan ice

pack.


COPaktual (menit) Qin Win

1 40 101 36 2,80

2 80 101 36 2,80

3 120 101 36 2,80


70

4 160 101 36 2,80

5 180 101 36 2,80

Tabel 5.23 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi dengan menggunakan 10

ice pack.



1 60 107 35 3,05

2 120 107 35 3,05

3 180 107 35 3,05

4 240 107 35 3,05

5 300 107 35 3,05

Tabel 5.24 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi dengan menggunakan 20

ice pack.



1 80 104 35 2,97

2 160 104 35 2,97

3 240 104 35 2,97

4 320 104 35 2,97

5 340 104 35 2,97

5. COPideal mesin siklus kompresi uap

COPideal adalah COP maksimal yang dapat dicapai oleh mesin siklus

kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) yaitu: COPideal = Te

Tc−Te

Contoh perhitungan untuk COPideal diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice

pack menit ke 40. Tabel 5.25 sampai 5.27 menunjukkan COPideal.

COPideal = (Te) / (Tc – Te)

COPideal = (-12+ 273) / ((62+ 273) – (-12+ 273))

COPideal = 3,52


71

Tabel 5.25 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi tanpa


No Waktu Suhu (oC)

COPideal (menit) Tkond Tevap

1 40 62 -12 3,52

2 80 62 -12 3,52

3 120 62 -12 3,52

4 160 62 -12 3,52

5 180 62 -12 3,52

Tabel 5.26 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi menggunakan 10

ice pack.

No Waktu Suhu (oC)


1 60 58 -12 3,72

2 120 58 -12 3,72

3 180 58 -12 3,72

4 240 58 -12 3,72

5 300 58 -12 3,72

Tabel 5.27 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi menggunakan 20

ice pack.

No Waktu Suhu (oC)


1 80 60 -12 3,62

2 160 60 -12 3,62

3 240 60 -12 3,62

4 320 60 -12 3,62

5 340 60 -12 3,62


72

6. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η)

Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.6)

yaitu: η = (COPAktual/COPIdeal) x 100%. Tabel 5.28 sampai 5.30 menunjukkan

efisiensi (η) mesin.

Contoh perhitungan untuk efisiensi di dapat dari variasi 1 tanpa menggunakan

ice pack menit ke 40.

η = (COPAktual/COP Ideal) x 100 %

η = (2,80/3,52) x 100 %

η = 79%

Tabel 5.28 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan variasi tanpa


No Waktu Kinerja mesin penyejuk udara

(menit) COPaktual COPideal η

1 40 2,80 3,52 79

2 80 2,80 3,52 79

3 120 2,80 3,52 79

4 160 2,80 3,52 79

5 180 2,80 3,52 79

Tabel 5.29 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan variasi menggunakan

10 ice pack.



1 60 3,05 3,72 81

2 120 3,05 3,72 81

3 180 3,05 3,72 81

4 240 3,05 3,72 81

5 300 3,05 3,72 81


73

Tabel 5.30 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (η) dengan variasi menggunakan

20 ice pack.



1 80 2,97 3,62 82

2 160 2,97 3,62 82

3 240 2,97 3,62 82

4 320 2,97 3,62 82

5 340 2,97 3,62 82

Gambar 5.2 Suhu udara yang dihasilkan dari 3 variasi

Dari Gambar 5.2 mesin penyejuk udara lokal dapat diketahui bahwa untuk

mencapai suhu 22oC variasi 1 yaitu tanpa menggunakan ice pack membutuhkan

waktu 180 menit, pada variasi 1 kondisi awal sebelum mencapai 180 menit adalah

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Suhu (

℃)

Waktu (menit)

Tanpa ice pack 10 ice pack 20 ice pack


74

18,5oC. Pada variasi 2 yaitu menggunakan 10 ice pack dengan suhu awal keluaran

yaitu 14,2oC dan membutuhkan waktu 300 menit untuk mencapai suhu 22oC.

Seementara itu pada variasi 3 yaitu menggunakan 20 ice pack dengan suhu awal

keluaran yaitu 9,3oC dan membutuhkan waktu 340 menit untuk mencapai suhu

22oC.

5.3 Pembahasan

a. Karakteristik Mesin Penyejuk Udara Lokal

Hasil dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh data pada P-h diagram.

Hasil yang didapat dari P-h diagram meliputi, besarnya kerja kompresor (Win),

banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout), banyaknya kalor yang

diserap oleh evaporator (Qin), Coefficient of Performance Actual (COPaktual),

Coefficient of performance Ideal (COPideal) dan efisiensi (η) dari mesin siklus

kompresi uap. Untuk melihat perbandingan dari setiap variasi dapat dilihat pada

Gambar 5.3 - Gambar 5.8.

36

35 35

34,4

34,6

34,8

35

35,2

35,4

35,6

35,8

36

36,2

Win

, k

J/k

g

Series2 10 ice pack 20 ice pack


75

Gambar 5.3 Perbandingan Win dari 3 variasi

Pada Gambar 5.3 perbandingan pada grafik Win (kJ/kg) dari 3 variasi

diperoleh dari nilai rata-rata dari setiap variasi Win, data tertinggi pada grafik tanpa

menggunakan ice pack yang mempunyai nilai sebesar 36 kJ/kg dan data terendah

pada grafik yaitu menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 35

kJ/kg

Gambar 5.4 Perbandingan Qout dari 3 variasi

Pada Gambar 5.4 perbandingan pada grafik Qout (kJ/kg) dari 3 variasi

diperoleh dari nilai rata-rata dari setiap variasi Qout, data tertinggi pada grafik

menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 142 kJ/kg dan data

terendah pada grafik yaitu tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai nilai

sebesar 137 kJ/kg.

137

142

139

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

Qo

ut,

kJ/k

g



76

Gambar 5.5 Perbandingan Qin dari 3 variasi

Pada Gambar 5.5 perbandingan pada grafik Qin (kJ/kg) dari 3 variasi

diperoleh dari nilai rata-rata dari setiap variasi Qin, data tertinggi pada grafik

menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 107 kJ/kg dan data

terendah pada grafik yaitu tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai nilai

sebesar 101 kJ/kg.

Gambar 5.6 Perbandingan COPaktual dari 3 variasi

101

107

104

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

Qin

, k

J/k

g


2,8

3,05

2,97

2,65

2,7

2,75

2,8

2,85

2,9

2,95

3

3,05

3,1

CO

Pak

tual



77

Pada Gambar 5.6 perbandingan pada grafik COPaktual dari 3 variasi diperoleh

dari nilai rata-rata dari setiap variasi COPaktual, data terendah pada grafik tanpa

menggunakan ice pack yang mempunyai nilai sebesar 2,8 dan data tertinggi pada

grafik yaitu menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 3,05

Gambar 5.7 Perbandingan COPideal dari 3 variasi

Pada Gambar 5.7 perbandingan pada grafik COPideal dari 3 variasi diperoleh

dari nilai rata-rata dari setiap variasi COPideal, data terendah pada grafik tanpa

menggunakan ice pack yang mempunyai nilai COPideal sebesar 3,52 dan data

tertinggi pada grafik yaitu menggunakan 10 ice pack yang mempunyai nilai

COPideal sebesar 3,72.

3,52

3,72

3,62

3,4

3,45

3,5

3,55

3,6

3,65

3,7

3,75

CO

Pid

eal



78

Gambar 5.8 Perbandingan efisiensi (η) dari 3 variasi

Pada Gambar 5.8 Perbandingan pada grafik efisiensi (η) dari 3 variasi

diperoleh dari nilai rata-rata dari setiap variasi efisiensi (η), data tertinggi pada

grafik menggunakan 20 ice pack yang mempunyai nilai efisiensi (η) sebesar 82%

dan data terendah pada grafik yaitu tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai

nilai efisiensi (η) sebesar 79%.

.b. Suhu Udara Keluar Dari Mesin Penyejuk Udara Lokal

Suhu udara yang keluar dari mesin penyejuk udara lokal yang bekerja dengan

siklus kompresi uap setelah 180 menit bekerja adalah 22oC dengan kondisi awal

suhu keluaran 18,5oC. Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan suhu udara yang keluar

dari mesin penyejuk udara selama 180 menit, suhu udara tersebut dihasilkan tanpa

menggunakan bantuan ice pack. Untuk mesin penyejuk udara lokal dengan

bantuan ice pack yang diletakan di dalam ruang evaporator pada mesin penyejuk

udara, suhu awal yang dihasilkan dengan menggunakan 10 ice pack adalah 14,2oC

79

81

82

77,5

78

78,5

79

79,5

80

80,5

81

81,5

82

82,5

Efi

sien

si



79

dan waktu yang diperlukan untuk kembali ke suhu normal 22oC yaitu selama 300

menit, Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan suhu udara yang keluar dari mesin

penyejuk udara selama 300 menit, sedangkan suhu awal yang dihasilkan dengan

menggunakan 20 ice pack adalah 9,3oC dan waktu yang diperlukan untuk kembali

ke suhu normal 22oC yaitu selama 340 menit Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan

suhu udara yang keluar dari mesin penyejuk udara selama 340 menit.


80

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil penelitian yang dilakukan pada mesin penyejuk udara,

maka dapat diketahui beberapa kesimpulan sebagai berikut :

a. Mesin penyejuk udara lokal menggunakan komponen mesin kulkas dengan daya

kompresor 1/5 PK dan ice pack berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik.

b. Suhu udara yang dihasilkan mesin penyejuk udara tanpa ice pack dari menit ke 0

sampai dengan menit ke 180 adalah 18,5oC sampai dengan 22oC. Suhu udara

yang dihasilkan mesin penyejuk udara menggunakan 10 ice pack dari menit ke 0

sampai dengan menit ke 300 adalah 14,2oC sampai dengan 22oC. Dan suhu udara

yang dihasilkan mesin penyejuk udara menggunakan 20 ice pack dari menit ke 0

sampai dengan menit ke 380 adalah 9,3oC sampai dengan 22oC.

● Lama waktu mesin penyejuk udara (tanpa ice pack) dapat menghasilkan suhu

udara keluar dari mesin penyejuk dengan suhu di bawah 22oC adalah 180

menit.


81

● Lama waktu mesin penyejuk udara (dengan 10 ice pack) dapat menghasilkan

suhu udara keluar dari mesin penyejuk dengan suhu di bawah 22oC adalah

300 menit.

● Lama waktu mesin penyejuk udara (dengan 20 ice pack) dapat menghasilkan

suhu udara keluar dari mesin penyejuk dengan suhu di bawah 22oC adalah

380 menit.

c. Hasil penelitian karateristik mesin penyejuk udara :

1. Mesin penyejuk udara tanpa ice pack.

a. Nilai COPaktual tertinggi sebesar 2,80, yaitu pada menit ke 0 sampai menit

ke 180.

b. Nilai COPideal tertinggi sebesar 3,52, yaitu pada menit ke 0 sampai menit ke

180.

c. Nilai efisiensi adalah sebesar 79%., yaitu pada menit ke 0 sampai ke 180.

2. Mesin penyejuk udara menggunakan 10 ice pack


ke 300.


300.

c. Nilai efisiensi adalah sebesar 81%. yaitu pada menit ke 0 sampai ke 300.


82

3. Mesin penyejuk udara menggunakan 20 ice pack


ke 380.


380.

c. Nilai efisiensi adalah sebesar 82%, yaitu pada menit ke 0 sampai ke 380.

6.2 Saran

Dari hasil penelitian mesin penyejuk udara lokal dapat diperoleh beberapa saran

yang dapat dijadikan pengembangan dan perbaikan :

a. Menambahkan alat pengatur kecepatan pada kipas penyedot udara sehingga

udara yang masuk dapat diatur, dengan adanya pengatur kecepatan pada kipas

maka suhu output pada mesin penyejuk udara dapat diatur sesuai keinginan.

Semakin kencang rpm pada kipas maka suhu yang dihasilkan tidak efisien

cenderung mendekati suhu ruangan.

b. Pengisian refrigeran jangan terlalu banyak karena dapat menyebabkan kompresor

mengalami panas yang berlebih dan dapat menyebabkan over heat, pengisian

ideal pada manifold gauge evaporator (warna biru) antara 5 sampai 10 psi, dan

pada manifold gauge condensor (warna merah) antara 120 sampai 200 psi.


83

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, 2010, Efek beban Pendingin Terhadap Kinerja Sistem Mesin Pendingin

Meliputi Kapasitas Refrigerasi.

Kemas, 2014, Pengaruh Media Pendingin Air pada Kondensor Terhadap Kemampuan

Kerja Mesin Penyejuk.

Helmi, 2010, Perbandingan COP Pada Refrigerator Dengan Refrigeran CFC R12 dan

HC R134a untuk Diameter Pipa Kapiler yang Berbeda.

Ridwan, 2005, Perbandingan Unjuk Kerja atau Coefficient Of Performance (COP)

Refrigeran 12 (R-12) Terhadap Refrigeran 134a (R-134a) pada Suatu

Refrigerator 75 W.

Suma, 2013, melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh tekanan kerja

kompresor terhadap efek pendingin.

Tokopedia.”pipa kapiler ukuran 0,80 mm bahan tembaga (ss112)”.

https://panduanrefrigerasi.blogspot.co.id. diunduh tanggal 18 Oktober 2018

Indotaiding. ”Kompresor Hermetic Copeland 6Shh-3500-TFD”. https://www.

indotrading.com/product/compressor-semi-hermeticp179399.as px. diunduh

tanggal 18 Oktober 2018


84

Fathurohman, Apit.”Kondensor berpendingin udara”.

http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensor-

berpendingin-udara.html. diunduh tanggal 18 Oktober 2018

Utomo, Frandhoni.”aplikasi perpindahan panas sistem bioetanol”.

http://frandhoni.blogspot.co.id/2015/05/aplikasi-perpindahan-panas-

sistem.html. diunduh tanggal 18 Oktober 2018

Aris prastyo, elga.”Pengertian Kulkas, Bagian-Bagian Kulkas, dan Cara Kerja

Kulkas”. http://www.edukasielektronika.com/2015/09/pengertian-kulkasbagian

bagian-kulkas.html. diunduh tanggal 18 Oktober 2018

Fathurohman, Apit. ”Evaporator kerin”.

http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/evaporator.html.

diunduh tanggal 18 Oktober 2018


http://linasundariter/

http://www.edukasielektronika.com/2015/09/pengertian-kulkasbagian

http://lina/

85

LAMPIRAN

a. Lampiran 1

P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 40


86

b. Lampiran 2



87

c. Lampiran 3



88

d. Lampiran 4



89

e. Lampiran 5



90

f. Lampiran 6

P-h diagram variasi menggunakan 10 ice pack menit ke 60


91

g. Lampiran 7



92

h. Lampiran 8



93

i. Lampiran 9



94

j. Lampiran 10



95

k. Lampiran 11



96

l. Lampiran 12



97

m. Lampiran 13



98

n. Lampiran 14



99

o. Lampiran 15

