PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/30308/2/095214022_full[1].pdf · modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup, namun juga

i

KARAKTERISTIK MESIN FREEZER DENGAN PANJANG

PIPA KAPILER 160 CM

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

KRISNA AJI PUTRANTO

NIM : 095214022

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN 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

160 CM CAPILLARY PIPE

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfilment of the requirement

as to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering Study Program

By:

KRISNA AJI PUTRANTO

NIM : 095214022

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2013


iii


iv


v


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : KRISNA AJI PUTRANTO

Nomor Mahasiswa : 095214022

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :

KARAKTERISTIK MESIN FREEZER DENGAN PANJANG PIPA

KAPILER 160 CM.

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata

Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,

mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan

mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis

tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya

selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 28 Agustus 2013

Yang menyatakan


vii

ABSTRAK

Teknologi mesin pendingin 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 di dalamnya. 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 pendingin (d) menghitung energi

kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas mesin pendingin (e) menghitung

COP.

Penelitian dilakukan di laboratorium mekanika fluida. Mesin freezer yang

dipergunakan dalam penelitian memakai siklus kompresi uap, menggunakan pipa

kapiler dengan panjang pipa kapiler 160 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 pendingin. 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) freezer yang telah dibuat dapat bekerja

dengan baik dan mampu mendinginkan air 500 ml dalam waktu 480 menit dengan

pencapaian suhu air sebesar -3,7°C (b) kerja kompresor persatuan massa

refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t=150 menit, dengan harga Wkomp

sebesar 55 kJ/kg (c) kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

mulai stabil pada waktu sekitar t=180 menit, dengan harga Qkomd sebesar 204

kJ/kg (d) kalor yang diserap evaporator mulai stabil pada waktu sekitar t=210

menit, dengan harga Qevap sebesar 146 kJ/kg (e) COPaktual mulai stabil pada waktu

sekitar t=180 menit, dengan harga COP aktual sebesar 2,78 (f) COPideal mulai

stabil pada waktu sekitar t=210 menit, dengan harga COPideal sebesar 4,27 (g)

efisiensi freezer mulai stabil pada waktu sekitar t=180 menit, dengan harga

efisiensi freezer sebesar 60 %.

Kata kunci: freezer, COP, kondenser, evaporator, siklus kompresi uap.


viii

ABSTRACT

Refrigeration technology is now greatly affect the lives of the modern

world , not just limited to improving the quality and comfort of life , but also has

touched the essential things that support human life. Freezer (freezer, ice maker,

cold storage, etc.) is used to freeze the ingredients in it . With freezing conditions,

fruits and meats can be preserved in a relatively long time. The purpose of this

study was: (a) making machine freezer (b) calculate the compressor work machine

freezer refrigerant mass unity (c) calculate the heat energy absorbed by the

refrigerant mass unity engine coolant (d) calculate the heat energy released

refrigerant mass unity engine coolant (e) calculate the COP.

The study was conducted in the laboratory of fluid mechanics . Freezer

machine used in the study using the vapor compression cycle, using a capillary

tube with a length of 160 cm capillary tube. Compressor power of 115 W.

Evaporator and condenser used is a standard component of the freezer engine

power 115 W. Data were taken in the study include the temperature and pressure

in the engine coolant. Enthalpy values taken from the Ph diagram based on the

values of temperature and pressure results. Calculation of the absorbed heat

evaporator, condenser and heat dissipated compressor work and COP based on the

enthalpy obtained.

Research results (a) freezer that has been made to work well and can cool

500 ml of water in 480 minutes with the achievement of the water temperature at -

3.7 ° C (b) labor union compressor refrigerant mass stabilized at around t = 150

minutes , with Wkomp prices by 55 kJ / kg (c) heat is released condenser

refrigerant mass unity began to stabilize at around t = 180 minutes, with Qkomd

price of 204 kJ / kg (d) the heat absorbed by the evaporator at the time stabilized

around t = 210 minutes, with Qevap price is 146 kJ / kg (e) COPaktual stabilized

at around t = 180 minutes, with the price of the actual COP of 2.78 (f) COPideal

stabilized at around t = 210 minutes, COPideal a price of 4.27 (g) the efficiency of

the freezer started to stabilize at around time t = 180 minutes, with prices freezer

efficiency by 60 % .

Keywords : freezer , COP , condenser , evaporator .


ix

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 dilakukan 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 160 cm”. Keberhasilan pada Tugas

Akhir 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

selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah mendampingi dan

memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi

selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

4. Ag. Rony Windaryawan yang telah membantu memberikan ijin dalam

penggunakan fasilitas laboratorium untuk keperluan penelitian ini.


x

5. Robertus Sutarso dan Chatarina Mardiyani selaku orang tua yang selalu

memberi dorongan doa dan motivasi kepada penulis.

6. Norma Wiwit dan Aries inyonk Adven saudaraku tersayang yang telah

memberi dukungan semangat dan doa kepada penulis.

7. Stefanus Tri Nugroho, Reynold William, Poniyem, teman-teman patria

dan teman-teman teknik mesin angkatan 2009 yang membantu dalam

penyelesaian Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan Tugas

Akhir ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena itu

penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat

membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi

mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Terima kasih.

Yogyakarta, 28 Agustus 2013

Penulis


xi

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 ............................................................................................... xiii

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

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

1.l Latar Belakang .................................................................................... 1

1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................. 3

1.4 Manfaat Penelitian .............................................................................. 4

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

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


xii

2.2 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 18

BAB III. PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN .......... 20

3.l Pembuatan Alat .................................................................................. 20

3.2 Metodologi Penelitian ......................................................................... 27

BAB IV. HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .... 30

4.1. Hasil Penelitian ................................................................................. 30

4.2 Perhitungan ....................................................................................... 32

4.3. Pembahasan ....................................................................................... 37

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 44

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 44

5.2 Saran .................................................................................................... 45

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 47

LAMPIRAN


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil percobaan untuk tekanan dan suhu per 30 menit. ................ 30

Tabel 4.2. Besar entalpi (h) dari waktu ke waktu. ......................................... 31

Tabel 4.3. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran ............................... 32

Tabel 4.4. Panas yang dilepas Kondensor persatuan massa refrigeran ......... 33

Tabel 4.5. Panas yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ........ 34

Tabel 4.6. COP aktual freezer ........................................................................ 35

Tabel 4.7. COP ideal freezer .......................................................................... 36

Tabel 4.8. Efisiensi freezer ............................................................................. 37


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Freezer ......................................................................................... 6

Gambar 2.2. Evaporator ................................................................................... 8

Gambar 2.3. Kompresor ................................................................................... 9

Gambar 2.4. Kondensor ................................................................................... 9

Gambar 2.5. Pipa kapiler................................................................................... 10

Gambar 2.6. Filter ............................................................................................. 11

Gambar 2.7. Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap ......................... 13

Gambar 2.8. Diagram P-h siklus kompresi uap ............................................... 14

Gambar 2.8. Diagram T-s siklus kompresi uap ............................................... 14

Gambar 3.1. Kompresor jenis hermetik. ........................................................... 20

Gambar 3.2. Kondensor jenis U. ....................................................................... 21

Gambar 3.3. Evaporator jenis plat .................................................................... 22

Gambar 3.4. Pipa kapiler .................................................................................. 22

Gambar 3.5. Filter ............................................................................................ 23

Gambar 3.6. Tube cutter .................................................................................. 23

Gambar 3.7. Tang ampere ................................................................................ 24

Gambar 3.8. Pompa vakum .............................................................................. 24

Gambar 3.9. Manifold gage ............................................................................. 25

Gambar 3.10. Alat las ........................................................................................ 26

Gambar 3.11. Rangkaian freezer ........................................................................ 27

Gambar 3.12. Posisi Penempatan Termokopel .................................................. 28


xv

Gambar 4.1. Kerja kompresor terhadap waktu ................................................ 38

Gambar 4.2. Kalor yang dilepas kondensor terhadap waktu ........................... 39

Gambar 4.3. Grafik hubungan kalor diserap evaporator terhadap waktu ........ 40

Gambar 4.4. Grafik Hubungan COP aktual terhadap Waktu ........................... 41

Gambar 4.5. Grafik Hubungan COP ideal terhadap Waktu ............................. 42

Gambar 4.6. Grafik Hubungan efisiensi freezer terhadap Waktu .................... 43


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia

modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup,

namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia.

Teknologi ini dibutuhkan untuk penyiapan bahan makanan, penyimpanan dan

distribusi makanan, pengkondisian udara untuk kenyamanan ruangan baik pada

industri, perkantoran, transportasi maupun rumah tangga.

Air Conditioner merupakan sebuah alat yang mampu mengkondisikan

udara. Dengan kata lain, AC berfungsi sebagai penyejuk udara yang diinginkan

(sejuk atau dingin) dan nyaman bagi tubuh. AC Lebih Banyak digunakan di

wilayah yang beriklim tropis dengan kondisi temperatur udara yang relatif tinggi

(panas).Pada ruang perkantoran, AC dipergunakan orang untuk mengontrol suhu

ruangan menjadi lebih sejuk agar orang yang ada d ruangan tersebut menjadi lebih

nyaman, sehingga dapat berkerja dengan efektivitas yang tinggi dan hasil karya

yang lebih baik lagi.Sedangkan pada alat transportasi baik umum maupun pribadi

AC dipergunakan untuk mengatur suhu di dalam kendaraan, sehingga pengguna

transportasi tersebut merasa nyaman dalam perjalanan.

Kulkas atau lemari es, yaitu sebuah alat pendingin yang dapat menjaga

kesegaran makanan yang berada di dalamnya. Pada proses kerjanya Kulkas

menghasilkan kondisi suhu udara yang dingin, menjadikan mikroba yang berada


2

di dalam kulkas sulit untuk berkembang biak sehingga makanan lebih bertahan

lama dan tidak mengubah rasanya. Dengan adanya kulkas diharapkan sayur

mayur, daging, telur, buah buahan dapat bertahan lebih lama dan awet. Dengan

adanya kulkas, orang juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar.

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 relatip 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.

Mengingat peranan mesin pendingin yang sangat penting di saat sekarang

ini, maka penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami dan mengenal kerja

mesin, khususnya freezer beserta dengan karakteristik freezer. Caranya adalah

dengan membuat freezer dan memdapatkan karakteristik dari freezer tersebut,

meskipun dengan kapasitas ukuran freezer untuk rumah tangga.

1.2 Tujuan penelitian

Tujuan penelitian adalah sebagai berikut :

a. Membuat freezer dengan siklus kompresi uap standar yang dipergunakan

untuk membekukan air;

b. Mendapatkan karateristik freezer yang dibuat :

1. Mendapatkan besarnya energi kalor yang dihisap evaporator

persatuan massa dari waktu ke waktu;


3

2. Mendapatkan besarnya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa dari waktu ke waktu;

3. Mendapatkan besarnya kerja kompresor persatuan massa dari waktu

ke waktu;

4. Mendapatkan nilai COP aktual freezer dari waktu ke waktu;

5. Mendapatkan nilai COP ideal freezer dari waktu ke waktu;

6. Menghitung efisiensi freezer dari wakti ke waktu.

1.3 Batasan masalah

Batasan masalah pada penelitian yaitu :

a. Freezer yang dirancang menggunakan daya kompresor 1/6 PK;

b. Freezer yang dirancang menggunakan panjang pipa kapiler 160 cm,

diameter standar 0,110 in;

c. Freezer yang dirancang menggunakan refrigeran R134a;

d. Evaporator dan kondenser mempergunakan evaporator dan kondenser

standar;

e. Beban pendinginan yang digunakan adalah air dengan volume 500 ml;

f. Temperatur awal beban pendinginan sama dengan temperatur udara

lingkungan yaitu 27⁰C.


4

1.4 Manfaat penelitian

Manfaat penelitian adalah sebagai berikut :

a. Mempunyai pengetahuan dalam pembuatan freezer dengan siklus kompresi

uap untuk ukuran rumah tangga;

b. Mampu memahami karakteristik freezer dengan siklus kompresi uap;

c. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai bahan referensi.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.11. Freezer

Kebutuhan akan pendingin yang mana digunakan untuk mengawetkan

makanan ataupun untuk keperluan menyimpan bahan-bahan kimia mendorong

terciptanya freezer. Pada dasarnya prinsip kerja dari freezer adalah memanfaatkan

sifat dari gas freon yang suhunya akan menjadi rendah bila tekanannya juga

rendah.

Dengan adanya aliran listrik maka motor kompresor akan bekerja

mengisap gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran hisap.

Kompresor kemudian memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap/gas

bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi, gas tersebut ditekan keluar oleh kompresor

memasuki kondenser yang dingin. Gas refrigeran yang panas dan bertekanan

tinggi tersebut di dalam kondenser akan didinginkan oleh udara di luar kulkas

(panasnya berpindah dari kondenser ke udara sekelilingnya) sehingga suhunya

turun (menjadi dingin) mencapai suhu kondensasi (berkondensasi atau

mengembun) dan wujudnya berubah menjadi cair tetapi tekanannya tetap tinggi.

Refrigeran cair yang bertekanan tinggi (tetapi suhunya telah rendah) ini

selanjutnya mengalir kedalam penyaring (strainer dan drier). Refrigeran cair

kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan panjang sehingga


6

tekanannya turun drastis.Dari pipa kapiler, refrigeran cair yang tekanannya

sudah sangat rendah ini kemudian memasuki ruang evaporator yang memiliki

tekanan yang rendah hingga vakum sehingga titik didihnya yang sudah rendah

menjadi semakin bertambah rendah, oleh sebab itu refrigeran segera berubah

wujud menjadi gas (menguap). Ketika berubah wujud dari cair menjadi gas di

dalam pipa evaporator, oleh sebab itu zat refrigeran memiliki kalor laten

penguapan yang besar. Kerja ini diperkuat oleh adanya daya hisap kompresor

yang menyebabkan gas refrigeran mendapat percepatan sehingga bergerak cepat

padapipa evaporator sambil mengambil panas dari sekeliling evaporator dengan

efeknya adalah isi kulkas menjadi dingin, begitu seterusnya proses ini berulang-

ulang.

Gambar 2.1 Freezer


7

Berikut ini adalah spesifikasi mesin freezer :

Freezer yang dirancang menggunakan daya kompresor 1/6 PK, menggunakan

panjang pipa kapiler 160 cm, diameter standar 0,110 in, dan menggunakan

refrigeran 134a

2.1.2 Perpindahan Kalor

Perpindahan kalor pada mesin pendingin terdiri atas dua jenis yaitu laju

perpindahan kalor konduksi dan laju perpindahan kalor konveksi

a. Perpindahan kalor konduksi

Perpindahan kalor konduksi yaitu yaitu perpindahan kalor melalui suatu zat

tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. 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.

b. Perpindahan Kalor Konveksi

Perpindahan kalor konveksi yaitu perpindahan kalor pada suatu zat yang

disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut. Perpindahan kalor konveksi

terjadi pada fluida yang mengalir (zat cair dan gas). Perpindahan kalor konveksi

tidak dapat berlangsung pada benda padat.

2.1.3 Komponen Utama Freezer

a. Evaporator

Evaporator adalah bentuk pipa yang dikonstruksi sedemikian rupa.

Fungsinya sebagai alat pendingin yang memiliki tekanan yang sangat rendah di


8

dalamnya (hingga vakum) karena adanya hisapan yang dilakukan oleh motor

kompresor. Refrigeran cair yang berasal dari pipa kapiler atau keran ekspansi

segera berubah wujudnya menjadi gas ketika memasuki evaporator yang vakum

tersebut. Gas yang berubah wujud tersebut akan menyerap kalor (panas) dari

ruangan (isi) kulkas sehingga isi kulkas menjadi dingin. Pipa evaporator ada yang

terbuat dari bahan tembaga, besi, alumanium atau dari kuningan. Namun

kebanyakan terbuat dari alumanium dan besi.

Gambar 2.2 Evaporator

b. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan freon dari tekanan rendah

ke tekanan tinggi. Kompresor merupakan bagian terpenting pada mesin pendingin.

Pergerakannya dengan menghisap sekaligus memompa freon sehingga terjadilah

sirkulasi freon yang mengalir dari pipa‐pipa mesin pendingin. Kompresor yang

sering digunakan pada mesin pendingin adalah jenis hermetik. Kontruksi dari

kompresor jenis ini menempatkan motor listrik dengan komponen mekanik ada

dalam satu rumah. Fase refrigeran ketika masuk dan keluar kompresor berupa gas.

Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas lanjut.


9

Gambar 2.3 Kompresor

c. Kondenser

Kondenser adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas bahan

pendingin pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis kondenser yang

banyak digunakan pada teknologi kulkas saat ini adalah kondenser dengan

pendingin udara. Kondenser seperti ini memiliki bentuk yang sederhana dan tidak

memerlukan perawatan khusus. Saat freezer bekerja, kondenser akan terasa hangat

bila dipegang. Agar proses perubahan wujud yang diinginkan ini dapat terjadi,

maka kalor/panas yang ada dalam gas refrigeran yang bertekanan tinggi harus

dibuang keluar dari sistem.

Gambar 2.4 Kondenser


10

d. Pipa kapiler

Pipa kapiler adalah suatu pipa pada mesin pendingin baik itu Air

conditioner, kulkas dll. Pipa kapiler ini adalah pipa yang paling kecil jika di

banding dengan pipa lainnya. Kerusakan pada pipa kapiler di mesin pendingin ini

biasanya di sebabkan karena pipa kapiler ini mengalami kebuntuan akibat kotoran

yang masuk dan juga oli. Gas Refrigeran yang keluar dari kompresor telah

menjadi gas yang bertekanan kemudian mengalir melalu pipa-pipa kondenser dan

melewati proses penyaringan yang biasa di sebut drier strainer setelah itu baru

menuju pipa kapiler.

Penempatan pipa kapiler ini biasanya di gulung untuk menghemat tempat

dengan menggunakan mal kapasitor agar tidak rusak (di gulung melingkar).Pipa

kapiler berfungsi sebagai alat untuk menurunkan tekanan, merubah bentuk dari

gas menjadi bentuk cairan dan mengatur cairan refrigeran yang berasal dari pipa

pipa kondenser. Sebelum gas refrigeran masuk melewati pipa kapiler terlebih

dahulu harus melalui alat yang disebut drien strainer yaitu saringan gas yang

sudah terpasang dari pabrikan mesin pendingin. Fungsi dari drier stariner ialah

menyaring dan menerap debu yang akan masuk ke ruang pipa kapiler dan ke jalur

pipa yang menuju evaporator.

Gambar 2.5 Pipa kapiler


11

a. 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. Selain itu, bahan pendingan yang akan

disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor

lebih maksimal.

Gambar 2.6 Filter

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.

Persyaratan refrigeran untuk unit refrigerasi adalah sebagai berikut :

a. Tidak beracun


12

b. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, pelumas

dan sebagainya

c. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada

sistem pendingin.

d. Bila terjadi kebocoran mudah mencari gantinya.

e. Mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak terurai setiap kali

dimampatkan, diembunkan dan diuapkan.

f. Konduktivitas thermal tinggi.

R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik,

tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. R-134a juga memiliki

kelemahan di antaranya, tidak bisa dijadikan pengganti R-12 secara langsung

tanpa melakukan modifikasi sistem refrigerasi, relatif mahal, dan masih memiliki

potensi sebagai zat yang dapat menyebabkan efek pemanasan global karena

memiliki Global Warming Potential (GWP) yang signifikan. Selain itu R-134a

sangat bergantung kepada pelumas sintetik yang sering menyebabkan masalah

dengan sifatnya yang higroskopis (kemampuan menyerap molekul air yang baik).

2.1.5 Isolator

Isolator adalah bahan yang dipergunakan untuk mencegah keluarnya kalor

dari pipa kapiler menuju evaporator. Sifat dari isolator adalah mempunyai nilai

konduktivitas termal yang rendah. Ada isolator yang tahan terhadap suhu dingin

dan ada isolator yang tahan terhadap suhu panas. Pada persoalan ini dipilih

isolator yang tahan terhadap suhu dingin yaitu styrofoam.


13

Karakteristik styrofoam antara lain :

a. Isolator panas

b. Ringan

c. Tahan air

d. Mudah dipotong

e. Ekonomis

2.1.6 Cara Kerja Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap Standar

a. Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap

Komponen utama mesin pendingin dengan sistem kompresi uap terdiri

dari : evaporator, kompresor, kondenser, filter dan pipa kapiler. Skematik mesin

pendingin disajikan pada Gambar 2.6

Gambar 2.6 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap

Keterangan :

a. Evaporator b. Kompresor c. Kondenser d. Filter e. Pipa kapiler

a

c

Kompresor

Pipa

kapiler b

e

3

4

1

2

Kondensor

Evaporator

d Filter


14

b. Diagram P-h dan Diagram T-s siklus kompresi uap

Diagram P-h dan Diagram T-s siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Diagram P-h siklus kompresi uap

Gambar 2.8 Diagram T-s siklus kompresi uap

Qin = Qevap


15

Siklus kompresi uap pada Gambar 2.6 dan 2.7 dapat dibagi menjadi

beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses kondensasi, proses

ekspansi dan evaporasi.

a. Proses kompresi

Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.6 dan 2.7.

Refrigeran dalam bentuk uap masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang

diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga

temperatur refrigeran akan ikut naik dan harganya lebih tinggi dari temperatur

lingkungan atau refrigeran berada pada fasa superheated.

b. Proses kondensasi

Proses penurunan suhu refrigeran dan proses kondensasi terjadi pada tahap

2-3 dari Gambar 2.6 dan 2.7. Refrigeran dalam fasa superheated memasuki

kondenser dan mengalami pelepasan kalor pada tekanan konstan ke lingkungan

yang menyebabkan fasa refrrigeran berubah dari fasa superheated ke fasa cair.

c. Proses ekspansi

Proses ekspansi terjadi pada tahap 3-4 dari Gambar 2.6 dan 2.7. Refrigeran

dalam fasa cair mengalir menuju ke komponen ekspansi dan mengalami

penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari refrigeran lebih rendah dari

temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran berubah menjadi campuran

cair dan gas.

d. Proses evaporasi

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-5 dari Gambar 2.6 dan 2.7.

Refrigeran dalam fasa cair jenuh mengalir ke evaporator memiliki tekanan dan


16

temperatur rendah sehingga akan menerima kalor dari lingkungan yang akan

didinginkan sehingga fasa dari refrigeran akan berubah seluruhnya menjadi uap

jenuh yang akan masuk ke kompresor untuk di sirkulasikan kembali.

2.1.7 Perhitungan Untuk Karakteristik Freezer

Dengan menggunakan diagram P-h, nilai-nilai entalpi pada siklus

kompresi uap dapat diketahui. Besaran-besaran kerja kompresi, laju pengeluaran

kalor, laju penyerapan kalor, dan koefisien prestasi (COP) dapat dihitung dengan

mempergunakan nilai-nilai entalpi yang didapat.

a. Kerja kompresor persatuan massa.

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

pada titik 1-2 diGambar 2.6 dan 2.7. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran

yang diperlukan agar mesin pendingin dapat bekerja dapat dihitung dengan

Persamaan (2.3).

Wkomp = h2-h1, kJ/kg…………………………………………..……….(2.3)

Pada persamaan (2.3) :

Wkomp : kerja yang dilakukan kompresor, kJ/kg

h2 : nilai entalpi refrigeran keluar dari kompresor, kJ/kg

h1 : nilai entalpi refrigeran masuk ke kompresor, kJ/kg

b. Kalor yang dilepas oleh kondenser persatuan massa.

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondenser

merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3 di Gambar 2.6 dan 2.7. Besar kalor


17

yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan

Persamaan (2.4).

Qkond = h2-h3, kJ/kg ……………………………………..…………….(2.4)


h2 : nilai entalpi refrigeran masuk ke kondenser, kJ/kg

h3 : nilai entalpi refrigeran keluar dari kondenser, kJ/kg

c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa

Besar kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat

dihitung dengan Persamaan (2.5) :

Qevap = h1-h4 = h1-h3, kJ/kg………………………………………….(2.5)


h1 : nilai entalpi refrigeran keluar dari evaporator , kJ/kg

h4 : nilai entalpi refrigeran keluar dari pipa kapiler, kJ/kg

d. COP aktual freezer

COP aktual freezer adalah perbandingan antara kalor yang diserap

evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor.

Nilai COP mesin pendingin dapat dihitung dengan persamaan :

COPaktual = Qin/Win = (h1-h4)/(h2-h1). ………………….….…..……....(2.6)

Nilai COP lebih besar dari 1. Semakin tinggi nilai COP semakin baik, tetapi nilai

COP tidak dapat melebihi nilai COP ideal.


18

e. COP ideal freezer

COP ideal freezer adalah COP maksimum yang dapat dicapai oleh mesin

pendingin yang bekerja pada temperatur kerja evaporator sebesar te dan

temperatur kerja kondenser sebesar tc . Besarnya COP ideal dapat dihitung

dengan persamaan :

COPideal = (273,15+te)/(tc–te) …………………………………..…..…..(2.7)

Te : suhu evaporator, oC

Tc : suhu condenser, oC

f. Efisiensi freezer

Efisiensi freezer adalah presentase perbandingan antara COPactual dan

COPideal. Besarnya Efisiensi freezer dapat dihitung dengan persamaan (2.8) :

Efisiensi = (COPaktual/COPideal) x 100 % ………………………..…............(2.8)

2.2. Tinjauan Pustaka

Galuh Renggani Willis (2013) melakukan penelitian dengan variasi

refrigeran. Refrigeran yang digunakan adalah R22 dan R134a. Penelitian

dilakukan agar dapat mengetahui perbandingan antara kedua refrigeran 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.


19

Soegeng Witjahjo (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 refrigeran pengganti R12 dengan beban pendinginan

sedang.

Risza Helmi (2008) melakukan penelitian terhadap perbandingan COP

pada refrigerator dengan refrigeran 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 refrigeran R12 dan R134a. Diperoleh hasil

penelitian nilai COP tertinggi adalah 4,06 dihasilkan dengan mempergunakan

refrigeran R134a. Suhu terendah yang dihasilkan sebesar -16⁰C.


20

BAB III

PEMBUATAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Pembuatan Alat

3.1.1. Komponen Mesin Freezer

Komponen mesin freezer yang digunakan dalam penelitian ini adalah

kompresor , kondenser, evaporator, pipa kapiler.

Komponen mesin freezer :

a. Kompresor :

Gambar 3.1 menyajikan gambar kompresor hermetik yang dipergunakan

pada mesin freezer .

Gambar 3.1 Kompresor jenis hermetik

Jenis kompresor : Kompresor hermetik

Spesifikasi kompresor : 220 V, 115 W, 0,88 A

Daya kompresor : 1/6 PK


21

b. Kondenser :

Gambar 3.2 menyajikan gambar condenser jenis U yang dipergunakan

pada mesin freezer.

Gambar 3.2 Kondensor jenis U

Panjang pipa : 9 m

Diameter pipa : 0,110 in

Bahan pipa : Besi

Bahan sirip : Besi

Diameter sirip : 2 mm

jarak antar sirip : 0,45 cm

Jumlah sirip : 110


22

c. Evaporator :

Gambar 3.3 menyajikan gambar evaporator yang dipergunakan pada mesin

freezer. Jenis evaporator yang dipergunakan adalah jenis plat.

Gambar 3.3 Evaporator jenis plat

d. Pipa kapiler :

Gambar 3.4 menyajikan gambar pipa kapiler yang dipergunakan pada

mesin freezer.

Gambar 3.4 Pipa kapiler

Panjang pipa kapiler : 1,6 m

Diameter pipa kapiler : 0,110 in

Bahan pipa kapiler : Tembaga


23

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. Gambar 3.5 menyajikan gambar filter yang

dipergunakan pada mesin freezer.

Gambar 3.5 Filter

3.1.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin

a. Tube Cutter

Gambar 3.5 menyajikan gambar tube cutter.

Gambar 3.6 Tube cutter

Tube cutter digunakan sebagai alat untuk memotong pipa tembaga. Agar

hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah pengelasan pada

proses selanjutnya.


24

b. Tang Ampere

Gambar 3.6 menyajikan gambar tang ampere.

Gambar 3.7 Tang ampere

Tang ampere digunakan untuk mengukur besarnya arus (A) dan tegangan

(V) pada kompresor. Setelah mengetahui besarnya arus dan tegangan, maka akan

diketahui besarnya daya kompresor.

c. Pompa vakum

Gambar 3.7 menyajikan gambar pompa vakum.

Gambar 3.8 Pompa vakum


25

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.

Karena uap air yang berlebihan pada pada sistem pendinginan akan

memperpendek umur operasi filter dan bagian penyaringan.

d. Manifold gage

Gambar 3.8 menyajikan gambar manifold gage.

Gambar 3.9 Manifold gage

Manifold gage digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran (frreon)

dalam sistem pendinginan baik pada saat pengisian maupun pada saat beroperasi.

Yang dapat dilihat pada manifold gage yaitu tekanan evaporator atau tekanan isap

kompresor, dan tekanan kondensor atau tekanan keluaran kompresor.

e. Alat las

Gambar 3.5 menyajikan gambar peralatan yang dipergunakan untuk

pengelasan penyambungan komponen-komponen mesin freezer.


26

Gambar 3.10 Alat las

Alat las digunakan untuk menambal, menyambung atau melepas

sambungan pipa pada sistem pendingin freezer. Bahan yang digunakan untuk

mengelas pipa berbahan tembaga adalah : perak, tembaga.

3.1.3. Pembuatan Mesin Pendingin dan pemasangan alat ukur.

Langkah langkah dalam membuat mesin pendingin :

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 pengisian metil

e. Proses pemvakuman mesin pendingin.

f. Proses pengisian refrigeran pada mesin pendingin.

g. Pemasangan alat ukur suhu/termokopel.

h. Proses uji coba.


27

3.2 Metodologi Penelitian

3.2.1 Benda Uji

Gambar 3.11 Rangkaian freezer

Keterangan :

1. Kompresor 4. Pipa kapiler

2. Kondenser 5. Evaporator

3. Filter 6. Pressure gage


28

Benda uji yang dipakai dalam penelitian ini merupakan mesin freezer

siklus kompresi uap hasil buatan sendiri dengan menggunakan komponen-

komponen standar dari mesin freezer yang pada umumnya terdapat di pasaran.

Panjang pipa kapiler yang digunakan yaitu 1,6 m

3.2.2 Beban Pendinginan

Beban pendinginan pada percobaan yang dilakukkan menggunakan

air.volume air sebesar 500 ml, dengan suhu awal sama dengan suhu lingkungan

sekitar : 27 0C

3.2.3 Cara pengambilan data

Data suhu dibaca langsung dari alat ukur yang dipakai. Posisi termokopel

ditempatkan pada posisi yang diinginkan. Kemudian data tekanan diperoleh dar

diagram P-h, berdasarkan suhu yang diperoleh. Pada Gambar 3.11 disajikan

gambar posisi penempatan termokopel.

Gambar 3.12 Posisi penempatan termokopel


29

3.2.4 Cara Pengolahan data.

Data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai

nilai entalpi yang diperoleh dari grafik ph diagram.

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

Dari nilai COP mesin pendingin, dapat diperoleh mana yang memberikan

nilai terbaik.

Setelah mesin pendingin berhasil dibuat, kemudian dapat dilakukan

pengambilan data pada beberapa percobaan. Perhitungan pada data karakterisitik

mesin dilakukan setelah percobaan. Kemudian didapatkan Nilai COP mesin

pendingin dan dapat dilihat mana yang memberikan nilai COP terbaik dari waktu

ke waktu.


30

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

Hasil pengujian tekanan dan suhu yang diambil tiap 30 menit dapat dilihat

pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil percobaan untuk tekanan dan suhu per 30 menit.

No Waktu

(Menit)

P1 P2 T1 T2 T3 T4

Bar ˚C

1 30 1,275 11,342 -1 50 41,3 -3,7

2 60 1,137 10,997 -2 64,4 40 -5,5

3 90 1,137 10,997 -2,2 70,1 37,4 -8

4 120 1,137 10,997 -2,8 73,3 38 -8,6

5 150 1,137 11,342 -3 76,2 38 -10,9

6 180 1,137 9,963 -3,4 70,6 34,2 -9,6

7 210 1,137 9,963 -3 71 36,1 -10,3

8 240 1,137 10,308 -3,4 71,5 36,1 -10,3

9 270 1,137 10,308 -3 72,7 36,8 -10,2

10 300 1,137 10,653 -3,2 74 37,2 -10,8

11 330 1,137 10,653 -3,3 75 37,8 -11

12 360 1,137 10,997 -3,2 75,6 38 -11,4

13 390 1,068 10,997 -3,6 75 38,3 -11,7

14 420 1,068 10,997 -3,5 75,3 38,5 -11,9

15 450 1,068 10,997 -3,7 76 39 -12,4

16 480 1,068 10,997 -3,7 76,1 39 -12,2

Keterangan :

T1= Suhu refrigeran saat keluar dari evaporator, °C.

T2= Suhu refrigeran saat keluar dari kompresor, °C.


31

T3= Suhu refrigeran saat keluar dari kondensor, °C.

T4= Suhu refrigeran saat keluar dari pipa kapiler, °C.

P1= Tekanan refrigeran saat masuk kompresor, Bar.

P2= Tekanan refrigeran saat keluar kompresor, Bar.

Dari data tekanan dan suhu yang diperoleh dapat dicari besarnya nilai

entalpi (h) dengan cara melihat dari P-h diagram untuk refrigeran R134a. Besar

nilai entalpi (h) disetiap titik 1, 2, 3, 4 dari waktu kewaktu dalam satuan kJ/kg.

Nilai entalpi dari waktu ke waktu dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2. Besar entalpi (h) dari waktu ke waktu

No Waktu

(Menit)

Entalpi (kJ/kg)

h1 h2 h3 h4

1 30 402 430 259 259

2 60 402 444 257 257

3 90 402 452 254 254

4 120 400 455 255 255

5 150 400 455 253 253

6 180 400 454 250 250

7 210 400 454 252 252

8 240 400 456 253 253

9 270 400 454 253 253

10 300 400 456 252 252

11 330 400 454 252 252

12 360 400 454 253 253

13 390 400 457 253 253

14 420 400 457 253 253

15 450 400 458 254 254

16 480 400 458 254 254


32

4.2 Perhitungan

a. Kerja Kompresor Persatuan Massa

Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang

dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat mempergunakan Persamaan (2.3) :

Wkomp = (h2– h1), kJ/kg

Hasil penelitian disajikan pada Table 4.3

Tabel 4.3 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran

No Waktu

(menit)

h2 h1 Wkomp

(kJ/kg) kJ/kg

1 30 430 402 28

2 60 444 402 42

3 90 452 402 50

4 120 455 400 55

5 150 455 400 55

6 180 454 400 54

7 210 454 400 54

8 240 456 400 56

9 270 454 400 54

10 300 456 400 56

11 330 454 400 54

12 360 454 400 54

13 390 457 400 57

14 420 457 400 57

15 450 458 400 58

16 480 458 400 58


33

b. Kalor yang dilepas Kondensor persatuan massa

Untuk mendapatkan besarnya kalor yang dilepas kondensor persatuan

massa refrigeran yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat mempergunakan

Persamaan (2.5) :

Qkond = (h2 – h3) ,kJ/kg


Table 4.4 Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran

c. Kalor yang diserap Evaporator Persatuan Massa

Untuk mendapatkan besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan

massa refrigeran yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat mempergunakan

Persamaan (2.5) :

Qevap = (h1 – h4), kJ/kg

No Waktu

(menit)

h2 h3 Qkond

(kJ/kg) kJ/kg

1 30 430 259 171

2 60 444 257 187

3 90 452 254 198

4 120 455 255 200

5 150 455 253 202

6 180 454 250 204

7 210 454 252 202

8 240 456 253 203

9 270 454 253 201

10 300 456 252 204

11 330 454 252 202

12 360 454 253 201

13 390 457 253 204

14 420 457 253 204

15 450 458 254 204

16 480 458 254 204


34


Tabel 4.5 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran

No Waktu

(menit)

h1 h4 Qevap

(kJ/kg) kJ/kg

1 30 402 259 143

2 60 402 257 145

3 90 402 254 148

4 120 400 255 145

5 150 400 253 147

6 180 400 250 150

7 210 400 252 148

8 240 400 253 147

9 270 400 253 147

10 300 400 252 148

11 330 400 252 148

12 360 400 253 147

13 390 400 253 147

14 420 400 253 147

15 450 400 254 146

16 480 400 254 146


Dengan mengetahui kalor yang diserap evaporator 143 kJ/kg dan kerja

kompresor 28 kJ/kg, maka COP aktual freezer dapat dihitung dengan

mempergunakan Persamaan (2.6) :



35

Tabel 4.6 COP aktual freezer

No Waktu

(menit)

Qevap Wkomp

COP kJ/kg

1 30 143 28 5,11

2 60 145 42 3,45

3 90 148 50 2,96

4 120 145 55 2,64

5 150 147 55 2,67

6 180 150 54 2,78

7 210 148 54 2,74

8 240 147 56 2,63

9 270 147 54 2,72

10 300 148 56 2,64

11 330 148 54 2,74

12 360 147 54 2,72

13 390 147 57 2,58

14 420 147 57 2,58

15 450 146 58 2,52

16 480 146 58 2,52

e. COP ideal freezer

Dengan mengetahui temperatur kerja evaporator sebesar te dan temperatur

kerja kondenser sebesar tc. Besarnya COP ideal dapat dihitung dengan

Persamaan (2.7) :

COPideal = (273,15 + te) / (tc – te)



36

Tabel 4.7 COP ideal freezer

No Waktu

(Menit)

Tkondenser Tevaporator COP ideal

C⁰

1 30 41,3 -18,8 4,23

2 60 40,2 -21,7 4,06

3 90 38 -21,7 4,21

4 120 39,7 -21,8 4,08

5 150 41,5 -21,7 3,97

6 180 34,7 -22 4,42

7 210 36,2 -22,5 4,27

8 240 36,2 -22 4,31

9 270 37 -22,5 4,21

10 300 38 -22,6 4,13

11 330 38,9 -22,3 4,09

12 360 40,5 -22,4 3,98

13 390 41,2 -22,6 3,92

14 420 42 -22,5 3,88

15 450 42,2 -22,5 3,87

16 480 42,3 -22,4 3,87

f. Efisiensi mesin pendingin

Dengan mengetahui nilai dari COPaktual dan COPideal maka efisiensi freezer

dapat dihitung dengan Persamaan (2.8)

Efisiensi = COPaktual/COPideal



37

Tabel 4.8 Efisiensi freezer

No Waktu

(Menit) COP

COP

ideal

Efisiensi

(%)

1 30 5,11 4,23 1,21

2 60 3,45 4,06 0,85

3 90 2,96 4,21 0,7

4 120 2,64 4,08 0,65

5 150 2,67 3,97 0,67

6 180 2,78 4,43 0,63

7 210 2,74 4,27 0,64

8 240 2,63 4,31 0,61

9 270 2,72 4,21 0,65

10 300 2,64 4,13 0,64

11 330 2,74 4,09 0,67

12 360 2,72 3,98 0,68

13 390 2,58 3,92 0,65

14 420 2,58 3,88 0,66

15 450 2,52 3,87 0,65

16 480 2,52 3,87 0,65

4.3 Pembahasan

a. Kerja kompresor

Hasil penelitian untuk kerja kompresor persatuan massa refrigeran dari

waktu t = 30 menit sampai t = 480 menit disajikan pada Gambar 4.1.


38

Gambar 4.1. Kerja kompresor terhadap waktu.

Dari Gambar 4.1, pada awal mula nampak bahwa kerja kompresor dengan

berjalannya waktu mengalami kenaikan sampai pada waktu tertentu nilai kerja

kompresor persatuan massa refrigeran stabil pada harga tertentu. Pada penelitian

ini kerja kompresor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t=

150 menit, dengan harga Wkomp sebesar 55 kJ/kg. Jika nilai Wkomp dinyatakan

terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Wkomp = 2x10-06

t3 – 0,0015t

2

+ 0,4087t + 20,849 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

b. Kalor yang dilepas kondensor

Hasil penelitian untuk kalor yang dilepas kondensor persatuan massa

refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.2.

Wkomp = 2x10-06t3 - 0,0015t2 + 0,4087t + 20,849

10

20

30

40

50

60

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540

Wko

mp, k

J/kg

Waktu, menit


39

Gambar 4.2. Kalor yang dilepas kondensor terhadap waktu.

Dari Gambar 4.2 pada awal mula nampak bahwa kalor yang dilepas

kondensor persatuan massa refrigeran dengan berjalannya waktu mengalami

kenaikan sampai pada waktu tertentu. Nilai kerja kompresor persatuan massa

refrigeran stabil pada harga tertentu. Pada penelitian ini kalor yang dilepas

kondensor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu sekitar t= 180

menit, dengan harga Qkomd sebesar 204 kJ/kg. Jika nilai dinyatakan terhadap

waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Qkond = -9x10-09

t4 + 1x10

-05t3 –

0,0048t2 + 0,8498t + 150,41 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

c. Kalor Diserap Evaporator

Hasil penelitian untuk Kalor Diserap Evaporator persatuan massa

refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.3.

Qkond = -9x10-09t4 + 1x10-05t3 - 0,0048t2 + 0,8498t + 150,41

160

170

180

190

200

210

220

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540

Qko

nd, k

J/kg

Waktu, menit


40

Gambar 4.3. Grafik hubungan kalor diserap evaporator terhadap waktu.

Hasil penelitian untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan

massa refrigeran dari waktu t=30 menit sampai t=480 menit disajikan pada

Gambar 4.3. Dari Gambar 4.3 pada awal mula nampak bahwa energi kalor yang

diserap evaporator dengan berjalannya waktu mengalami penurunan sampai pada

waktu tertentu nilai kalor yang diserap evaporator stabil pada harga tertentu. Pada

penelitian ini nilai kalor yang diserap evaporator mulai stabil pada waktu sekitar

t= 210 menit, dengan harga Qevap sebesar 148 kJ/kg. Kemungkinan proses

penurunan Qevap 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. Jika nilai Qevap dinyatakan terhadap waktu t dapat

dinyatakan dengan persamaan Qevap = -9x10-10

t4 + 1x10

-06t3 - 0,0005t

2 + 0,1021t

+ 140,53 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

Qevap = -9x10-10t4 + 1x10-06t3 - 0,0005t2 + 0,021t + 140,53

140

142

144

146

148

150

152

154

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540

Qe

vap

, kJ/

kg

Waktu, menit


41


Hasil penelitian COPaktual freezer persatuan massa refrigeran dari waktu t=30

menit sampai t=480 menit disajikan pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Grafik Hubungan COPaktual terhadap Waktu.

e. Pada Gambar 4.4. memperlihatkan besar COPaktual freezer persatuan massa

refrigeran dari waktu kewaktu. Nampak dari Gambar 4.4 untuk t = 0 sampai t

= 480 menit, nilai COPaktual berubah ubah dari waktu ke waktu. Pada

penelitian ini nilai COPaktual mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit,

dengan harga COP aktual sebesar 2,78. Jika nilai COPaktual dinyatakan

terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan COPaktual = 8x10-10

t4 -

1x10-06

t3 + 0,0004t

2 – 0,0704t + 6,6644 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t=

480 menit). Semakin besar COP mesin pendingin semakin baik, karena kerja

yang dilakukan mesin kompresor semakin kecil. COP ideal freezer

COPaktual = 8x10-10t4 - 1x10-06t3 + 0.,004t2 - 0,0704t + 6,6644

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

0 60 120 180 240 300 360 420 480

CO

Pak

tual

Waktu, menit


42

Hasil penelitian COPideal freezer dari waktu t=30 menit sampai t=480

menit disajikan pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5. Grafik Hubungan COP ideal terhadap Waktu.

Besar kerja kompresor, kalor yang dilepas kondensor, kalor yang diserap

evaporator dan COP ideal tidak konstan atau berubah dari waktu kewaktu.

Kemungkinan hal ini disebabkan karena suhu air yang didinginkan berubah-ubah

setiap waktu, sehingga besar beban pendingin juga berubah-ubah terhadap waktu.

Demikian juga dengan suhu udara luar yang tidak konstan. Pada penelitian ini

nilai COPideal mulai stabil pada waktu sekitar t= 210 menit, dengan harga COPideal

sebesar 4,27. Jika nilai COPideal dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan

dengan persamaan COPideal = 3x10-10

t4 - 3x10

-07t3 + 9x10

-05t2 – 0,0093x + 4,4219

(berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

COPideal = 3x10-10t4 - 3x10-07t3 + 9x10-05t2 - 00093x + 4,4219

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

0 60 120 180 240 300 360 420 480

CO

Pid

eal

Waktu t, (menit)


43

f. Efisiensi freezer

Hasil penelitian efisiensi freezer dari waktu t=30 menit sampai t=480

menit disajikan pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6. Grafik Hubungan efisiensi terhadap Waktu.

Pada Gambar 4.6. memperlihatkan besar efisiensi freezer dari waktu

kewaktu. Nampak dari Gambar 4.4 untuk t = 0 sampai t = 480 menit, nilai

efisiensi freezer berubah ubah dari waktu ke waktu. Pada penelitian ini nilai

efisiensi freezer mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga

efisiensi freezer sebesar 60 %. Jika nilai efisiensi freezer dinyatakan terhadap

waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Efisiensi= 2x10-10

t4 - 210

-07t3 + 9x10

-

05t2 – 0,0152x + 1,547 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

Efisiensi= 2x10-10t4 - 210-07t3 + 9x10-05t2 - 0,0152x + 1,547

0

20

40

60

80

100

120

140

0 60 120 180 240 300 360 420 480

Efis

ien

si

Waktu t, (menit)


44

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari percobaan mesin pendingin yang telah dilakukan, maka dapat diambil

beberapa kesimpulan sebagai berikut :

a. Freezer yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik dan mampu

mendinginkan air 500 ml dalam waktu 480 menit dengan pencapaian suhu

air sebesar - 3,7 °C.

b. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada waktu

sekitar t= 150 menit, dengan harga Wkomp sebesar 55 kJ/kg. Jika nilai

Wkomp dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan

Wkomp = 2x10-06

t3 – 0,0015t

2 + 0,4087t + 20,849 (berlaku untuk t= 30

menit sampai t= 480 menit).

c. Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran mulai stabil pada

waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga Qkomd sebesar 204 kJ/kg. Jika

nilai Qkomd dinyatakan terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan

persamaan Qkond = -9x10-09

t4 + 1x10

-05t3 – 0,0048t

2 + 0,8498t + 150,41

(berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

Kalor yang diserap evaporator mulai stabil pada waktu sekitar t= 210

menit, dengan harga Qevap sebesar 146 kJ/kg. Jika nilai Qevap dinyatakan

terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Qevap = -9x10-10

t4 +


45

d. 1x10-06

t3 – 0,0005t

2 + 0,1021t + 140,53 (berlaku untuk t= 30 menit sampai

t= 480 menit).

e. COPaktual mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan harga COP

aktual sebesar 2,78. Jika nilai COPaktual dinyatakan terhadap waktu t dapat

dinyatakan dengan persamaan COPaktual = 8x10-10

t4 - 1x10

-06t3 + 0.0004t

2 -

0.0704t + 6.6644 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

f. COPideal mulai stabil pada waktu sekitar t= 210 menit, dengan harga

COPideal sebesar 4,27. Jika nilai COPideal dinyatakan terhadap waktu t dapat

dinyatakan dengan persamaan COPideal = 3x10-10

t4 - 3x10

-07t3 + 9x10

-05t2 –

0,0093x + 4,4219 (berlaku untuk t= 30 menit sampai t= 480 menit).

g. Efisiensi freezer mulai stabil pada waktu sekitar t= 180 menit, dengan

harga efisiensi freezer sebesar 60 %. Jika nilai efisiensi freezer dinyatakan

terhadap waktu t dapat dinyatakan dengan persamaan Efisiensi= 2x10-10

t4 -

210-07

t3 + 9x10

-05t2 - 0.0152x + 1.547 (berlaku untuk t= 30 menit sampai

t= 480 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 mesinpendingin ini, antara lain :

Sebelum proses pengambilan data sebaiknya dilakukan pengecekan

beberapa kali, sehingga saat proses pengambilan data tidak terjadi kendala


46

a. seperti kebocoran pada wadah atau kebocoran pada pipa pengelasan dan

kerusakan pada alat ukur.

b. Untuk lebih meningkatkan kinerja mesin pendingin perlu dilakukan

dengan cara menambahkan isolator pada evaporator agar dapat bekerja

lebih maksimal.


47

DAFTAR PUSTAKA

Frank Kreith, 1986, Principle of Heat Transfer (Prinsip – Prinsip Perpindahan

Panas). Erlangga. Jakarta

Helmi Risza, 2008, Perbandingan Cop Pada Refrigerator Dengan Refrigeran R12

Dan R134a, Jakarta.

Holman, J. P., 1994, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta.

Renggani, G.W, 2013, Penggunaan Refrigeran R22 dan R134a pada Mesin

Pendingin, Jakarta.

Stoecker, W. F., 1989, Refrigeran dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta.

Witjahjo Soegeng, 2009, Uji Prestasi Mesin Pendingin Menggunakan

Refrigeran Lpg, Palembang.


48

LAMPIRAN

Percobaan 1


49

Percobaan 2


50

Percobaan 3


51

Percobaan 4


52

Percobaan 5


53

Percobaan 6


54

Percobaan 7


55

Percobaan 8


56

Percobaan 9


57

Percobaan 10


58

Percobaan 11


59

Percobaan 12


60

Percobaan 13


61

Percobaan 14


62

Percobaan 15


63

Percobaan 16


Documents

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/30308/2/095214022_full[1].pdf · modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup, namun juga