TUGAS AKHIR

PENGARUH PEMASANGAN HEAT EXCHANGER TIPE TUBE

IN TUBE PADA SISTEM REFRIGERASI DISPENSER SEBAGAI UPAYA PENGHEMATAN ENERGI

THE EFFECT OF INSTALLATION TUBE IN TUBE HEAT

EXCHANGER IN REFRIGERATION SYSTEM OF DISPENSER

FOR SAVING ENERGY

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Kelulusan Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara

Politeknik Negeri Bandung

Oleh :

M. Danny Setiawansyah NIM 091611044

PROGRAM STUDI TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA

JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ii

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CURRICULUM VITAE

Name : M. Danny Setiawansyah

Place of Birth : Bandung

Date of Birth : November 9th 1990

Gender : Male

Permanent address : K.H. Ahmad Dahlan Street No.69 Bandung

Phone number : +6282126567260

Email : dannysetiawansyah@gmail.com

Religion : Moslem

Motto : Do the right things with the right ways

Educational Background

1. Polytechnic of Bandung Majoring in Refrigeration and Air Conditioning Engineering

2. Senior High School (2005-2008), SMAN 6 Tasikmalaya 3. Junior High School (2002-2005), SMPN 14 Bandung 4. Elementary School (1996-2002), SDN Griya Bumi Antapani V Bandung

Organization Experiences

1. 2010-2011 HMRA President

2. 2009-2010 ASHRAE Student Member 3. 2009-2010 HMRA Student Member 4. 2006-2007 Kelompok Ilmiah Remaja (KIR) President 5. 2005-2007 OSIS Student Member 6. 2005-2007 Kelompok Ilmiah Remaja (KIR) Student Member 7. 2005-2007 DrumBand Student Member

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

ABSTRAK

Dispenser air minum dengan menggunakan sistem refrigerasi, memiliki

daya pemanasan pada heater mencapai 300 W dan daya pendinginan mencapai

130 W. Tanpa disadari daya listrik dari proses pemanasan serta pendinginan air

pada dispenser mengkonsumsi daya listrik yang cukup besar. Tujuan dari rancang

bangun alat ini dengan memanfaatkan temperatur panas pipa discharge untuk

proses pemanasan air sementara sebelum memasuki heater serta membantu kerja

heater sehingga heater tidak bekerja terlalu berat dan tidak banyak mengkonsumsi

energi listrik. Pemanfaatan panas pipa discharge ini dengan cara membuat alat

penukar kalor jenis pipa ganda lawan arah yang memiliki panjang 0,25 m dan

berdiameter 25,4 mm yang dibuat sesuai dengan ruang yang tersedia. Diharapkan

dengan penambahan alat penukar kalor tersebut akan terjadi penghematan energi.

Pengujian dilakukan dengan melakukan pengambilan data tanpa alat penukar

kalor serta membandingkanya dengan menggunakan alat penukar kalor. Data

penghematan energi akan terlihat pada alat ukur daya yaitu kWh meter. Dari hasil

pengujian, dispenser yang menggunakan alat penukar kalor dapat menghemat

konsumsi daya listrik sebesar 0,16 kWh per hari atau sebesar 7,6 % per hari.

Kata kunci : sistem refrigerasi, alat penukar kalor, penghematan energi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ii

ABSTRACT

Dispenser with refrigeration system, has a heating power of heater

reached 300 W and cooling power reached 130 W. Without realizing in the

dispenser , heating and cooling water process consumes considerable the power.

The objective of this design with utilizing the discharge heat pipe temperature

for heating water process while before it enters the heater and help the heater so

the heater doesn’t work too hard and don’t consume much electricity. The

using process from discharge of pipe is making the tube in tube heat exchanger

type counter flow which have length 0.25 m and diameter 25.4 mm suitable with

the space. Excepted with the addition of heat exchanger, the saving energy will be

occur. Testing is done by taking the data without a heat excahnger and compared

by using a heat exchanger. The saving energy will be seen in the kWh meter. And

the results test, dispenser using a heat exchanger can save eletric power

consumption of 0,16 kWh per day or 7,6 % per day.

Keywords : vapor compression, heat exchanger, saving energy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iii

KATA PENGANTAR

Assalammu’alaikum.Wr.Wb

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena hanya

dengan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini

dengan judul ”PENGARUH PEMASANGAN HEAT EXCHANGER TIPE

TUBE IN TUBE PADA SISTEM REFRIGERASI DISPENSER SEBAGAI

UPAYA PENGHEMATAN ENERGI”. Shalawat serta salam senantiasa

tercurah kepada Nabi Muhammad SAW yang telah membawa manusia kejalan

keselamatan. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memenuhi

kelulusan mata kuliah Tugas Akhir, serta sebagai syarat untuk menyelesaikan

program Diploma III pada jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik

Negeri Bandung.

Selesainya Laporan Tugas Akhir ini tidak luput dari dorongan berbagai

pihak yang telah membantu penulis, baik itu berupa moril maupun materil,

bimbingan serta kritik yang semuanya berharga. Pada kesempatan ini penulis

sangat ingin mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua serta keluarga tercinta penulis, yang selalu mendoakan

dan terus memberikan dukungannya baik moral maupun material kepada

penulis.

2. Bapak Ade Suryatman Margana, ST., M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik

Refrigerasi dan Tata Udara yang telah memberikan izin melaksanakan

Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Windy Hermawan M., MT. dan bapak Rudi Rustandi, ST., M.

Eng. selaku dosen pembimbing yang senantiasa meluangkan waktunya

bagi penulis untuk memberikan bantuan, pengarahannya dan bimbingan

kepada penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan baik.

4. Seluruh dosen dan staff pengajar jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata

Udara yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis pada

khususnya serta seluruh mahasiswa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iv

5. Seluruh staff administrasi jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara yang

telah memberikan membantu dalam proses administrasi Tugas akhir ini.

6. Dan juga penulis ucapkan kepada bapak Mamay selaku staff perpustakaan

yang telah memberikan pelayanan bagi penulis untuk peminjaman buku.

7. Tidak luput penulis ucapkan kepada staff teknisi bapak Prayogo, bapak

dany, dkk. Yang telah memberikan pelayanan dalam peminjaman alat

selama tugas akhir.

8. Atya Nur Aisha yang selalu memberikan semangat dan doanya kepada

penulis untuk mengerjakan serta menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Eko Puspo dan Jatining Wiwaha selaku partner Tugas Akhir penulis yang

selalu bersama-sama dalam keadaan susah maupun senang.

10. Keluarga besar kosan GAM 17A : Galuh, Tantan, Rinard, Aldhi,

Durahman, dan Eka yang selalu memberikan semangat serta memberi

solusi ketika penulis mendapatkan masalah selama penyelesaian Tugas

Akhir ini.

11. Saudara seperjuangan RA IIIB, yang selalu memberikan semangat,

perhatian, doa, dan selalu mau mendengarkan cerita-cerita penulis.

12. Pihak-pihak yang mungkin tidak bisa penulis sebutkan satu per satu, yang

secara langsung maupun tidak langsung telah ikut membantu dalam

menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari akan adanya kekurangan dalam penulisan laporan ini,

karena semua yang ada di dunia ini tidaklah ada yang sempurna. Oleh karena itu

penulis memohon maaf apabila ada penulisan yang tidak berkenan dihati

pembaca, saran dan kritik membangun merupakan bekal untuk kesuksesan penulis

di masa yang akan datang.

Bandung, Juni 2012

Penulis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ...................................................................................................... i ABSTRACT ..................................................................................................... ii KATA PENGANTAR .................................................................................... iii DAFTAR ISI ................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vii DAFTAR TABEL .......................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang.............................................................................. 1 1.2 Maksud dan Tujuan ...................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 2 1.4 Metode Penulisan ......................................................................... 2 1.5 Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI ................................................................................. 4 2.1 Hot and Cool Water Dispenser .................................................... 4 2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap pada Dispenser ....................... 5

2.2.1 Proses Kompresi .................................................................. 6 2.2.2 Proses Kondensasi (pengembunan) ..................................... 7 2.2.3 Proses Ekspansi ................................................................... 8 2.2.4 Proses Evaporasi .................................................................. 8

2.3 Komponen pada Dispenser ........................................................... 9 2.3.1 Kompresor ........................................................................... 9 2.3.2 Kondensor............................................................................ 9 2.3.3 Alat Ekspasnsi ..................................................................... 10 2.3.4 Evaporator ........................................................................... 10 2.3.5 Refrigeran ............................................................................ 10 2.3.6 Strainer ................................................................................ 11 2.3.7 Pressure Gauge ................................................................... 12 2.3.8 Hand Valve .......................................................................... 12 2.3.9 Thermostat ........................................................................... 12 2.3.10 kWh Meter ......................................................................... 13 2.3.11 MCB (Mini Circuit Breaker) ............................................. 13 2.3.12 Voltmeter dan Amperemeter ............................................. 14 2.3.13 Switch ................................................................................ 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vi

2.3.14 Lampu Indikator ................................................................ 15 2.4 Alat Penukar Kalor Pipa Ganda(Tube in Tube Heat Exchanger) 15

BAB III PERANCANGAN HEAT EXCHANGER PADA SISTEM REFRIGERASI DISPENSER ....................................................... 17 3.1 Data Perancangan Sistem ............................................................ 17 3.2 Proses Pembuatan Alat Penukar Kalor ....................................... 18 3.3 Instalasi Alat Penukar Kalor ....................................................... 20

BAB IV LANGKAH PENGERJAAN .......................................................... 22 4.1 Desain Perubahan ........................................................................ 22 4.2 Modifikasi Rangka Dispenser ..................................................... 22 4.3 Modifikasi Pemipaan Refrigeran dan Air ................................... 24 4.4 Modifikasi Sistem Kelistrikan .................................................... 26 4.5 Pengecekan Kebocoran ............................................................... 28 4.6 Pemvakuman Sistem ................................................................... 29 4.8 Pengisian Refrigeran ................................................................... 29 4.9 Prosedur Pengambilan Data ........................................................ 31

BAB V ANALISA DATA .............................................................................. 34 5.1 Analisa Pemanasan dan Pendinginan Air ..................................... 34

5.1.1 Proses Pemanasan Air ......................................................... 34 5.1.2 Proses Pendinginan Air ....................................................... 36

5.2 Analisa Temperatur Air Masuk Heater ........................................ 37 5.3 Analisa Perfomansi Sistem Refrigerasi ........................................ 40

5.3.1 Sistem tanpa menggunakan Heat Exchanger ...................... 40 5.3.2 Sistem dengan menggunakan Heat Exchanger ................... 42

5.2 Analisa kWh Meter....................................................................... 43 BAB VI PENUTUP ........................................................................................ 46

6.1 Kesimpulan .................................................................................... 46 6.2 Saran .............................................................................................. 46

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Schematic Dispenser Air Minum pada Umumnya ....................... 4

Gambar 2.2 Siklus Sistem Refrigerasi Kompresi Uap ..................................... 5

Gambar 2.3 Proses Kompresi........................................................................... 6

Gambar 2.4 Kalor yang dibuang di Kondensor ............................................... 7

Gambar 2.5 Proses Entalpi Konstan ................................................................ 8

Gambar 2.6 Kalor yand diserap di Evaporator ................................................ 8

Gambar 2.7 Kompresor .................................................................................... 9

Gambar 2.8 Kondensor .................................................................................... 9

Gambar 2.9 Pipa Kapiler .................................................................................. 10

Gambar 2.10 Evaporator Bare Tube ................................................................ 10

Gambar 2.11 Strainer ...................................................................................... 11

Gambar 2.12 Low and High Pressure Gauge .................................................. 12

Gambar 2.13 Hand Valve ................................................................................. 12

Gambar 2.14 Thermostat ................................................................................. 13

Gambar 2.15 kWh Meter ................................................................................. 13

Gambar 2.16 Mini Circuit Breaker .................................................................. 14

Gambar 2.17 Voltmeter dan Amperemeter ...................................................... 14

Gambar 2.18 Switch ........................................................................................ 14

Gambar 2.19 Lampu Indikator ......................................................................... 15

Gambar 2.20 Counter Flow Heat Exchanger .................................................. 15

Gambar 2.21 Temperatur pada Parallel Flow ............................................... 16

Gambar 2.22 Temperatur pada Counter Flow ................................................. 16

Gambar 3.1 Pipa Penukar Kalor jenis Tube in Tube ........................................ 18

Gambar 3.2 Penekukan Saluran Pipa Refrigeran ............................................. 19

Gambar 3.3 Penggabungan Pipa ...................................................................... 19

Gambar 3.4 Proses Pengelasan ........................................................................ 20

Gambar 3.5 Penempatan Alat Penukar Kalor .................................................. 21

Gambar 4.1 Dispenser Tampak Depan ........................................................... 22

Gambar 4.2 Dudukan Awal ............................................................................. 23

Gambar 4.3 Dudukan Perubahan ..................................................................... 23

Gambar 4.4 Wajah Dispenser Tampak Depan ................................................. 24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

viii

Gambar 4.5 Dispenser Tampak Belakang........................................................ 24

Gambar 4.6 Pemipaan Awal ............................................................................ 25

Gambar 4.7 Pemipaan dengan Penambahan Tube in Tube Heat Exchanger ... 25

Gambar 4.8 Diagram Kelistrikan pada Umumnya........................................... 26

Gambar 4.9 Diagram Kelistrikan Modifikasi .................................................. 27

Gambar 4.10 Pemipaan Sistem Keseluruhan ................................................... 32

Gambar 5.1 Grafik Waktu Kerja Heater .......................................................... 35

Gambar 5.2 Grafik Waktu Kerja Kompresor ................................................... 37

Gambar 5.3 Grafik Temperatur Air Masuk Heater ......................................... 38

Gambar 5.4 Plot Diagram P-h tanpa menggunakan Heat Exchanger.............. 40

Gambar 5.5 Plot Diagram P-h dengan menggunakan Heat Exchanger ........... 42

Gambar 5.6 Grafik Perbandingan Konsumsi Energi tanpa dan menggunakan

Heat Exchanger ............................................................................ 44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Data perancangan alat penukar kalor ............................................... 17

Tabel 5.1 Lama Pemanasan Air tanpa Heat Exchanger .................................. 34

Tabel 5.2 Lama Pemanasan Air dengan Heat Exchanger ............................... 34

Tabel 5.3 Lama Pendinginan Air tanpa Heat Exchanger ................................ 36

Tabel 5.4 Lama Pendinginan Air dengan Heat Exchanger ............................. 36