fakultas teknik jurusan teknik mesin · pdf filebahan bakar dibandingkan freon. selain itu...
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
SKRIPSI
PENGUJIAN UNTUK KERJA AC DOMESTIK DENGAN REFRIGERAN R-22
DAN HCR-22 PADA VARIASI BEBAN PENDINGINAN EVAPORATOR DAN
LAJU PENDINGINAN KONDENSOR
Oleh :
Heru Prasetya NIM. I.1405510
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2009
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Negara Indonesia adalah negara yang terletak di garis katulistiwa yang
mempunyai dua musim yaitu musim hujan dan musim kemarau. Penyinaran
sinar matahari untuk negara di garis katulistiwa lebih lama dibandingkan
negara subtropis, sehingga suhu di Indonesia cenderung panas. Hal ini
sangat cocok untuk mengembangkan alat atau mesin pendingin khususnya
mesin pendingin ruangan.
Aplikasi sistem refrigerasi saat ini meliputi bidang yang sangat luas,
mulai dari keperluan rumah tangga, pertanian, sampai ke industri gas,
petrokimia, perminyakan, dan sebagainya. Berbagai jenis mesin refrigerasi
yang bekerja berdasarkan berbagai proses dan siklus dapat ditemui dalam
kehidupan sehari-hari. Mesin refrigerasi yang paling banyak digunakan saat
ini adalah mesin refrigerasi siklus kompresi uap. Sistem pendingin dengan
siklus kompresi uap di butuhkan suatu zat pendingin dalam hal ini
penggunaan refrigerant.
Sejak ditemukan pada sekitar tahun 1930 hingga pertengahan dekade
1970-an, dampak penggunaan refrigerant sintetik (seperti refrigerant
chlorofluorocarbon - CFC dan hydrochlorofluorocarbon-HCFC) belum
menjadi masalah lingkungan. Hal ini bukan berarti penggunaan refrigerant
tersebut tidak mempunyai dampak negatif terhadap lingkungan, tetapi lebih
disebabkan terbatasnya pengetahuan dan kesadaran lingkungan pada saat itu.
Dengan bertambahnya pengetahuan dan kesadaran lingkungan, ternyata
penggunaan refrigerant sintetik tersebut menimbulkan masalah terhadap
lingkungan. Refrigerant yang semula dipandang sangat ideal dan sempurna,
kini dipandang berbahaya sehingga perlu dihapus penggunaannya.
Menyadari berbahayanya dampak yang ditimbulkan oleh refrigerant
sintetik (CFC dan HCFC), maka telah dilakukan beberapa tindakan untuk
membatasi penggunaan CFC dan senyawa perusak ozon lainnya yaitu
dengan mengganti refrigerant sintetik dengan refrigerant alternatif seperti
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
HCR atau amonia (R-717), dan air (R-718). Selain itu masyarakat dunia juga
mengadakan berbagai kesepakatan internasional untuk melindungi lapisan
ozon terhadap kerusakan yang disebabkan oleh bahan perusak ozon. Di
Indonesia sendiri, pemerintah telah mengeluarkan beberapa ketetapan yang
mengatur pembatasan impor bahan perusak lapisan ozon.
Pengujian terhadap hidrokarbon sebagai refrigerant ini secara
laboratorium telah dilakukan oleh laboratorium termodinamika ITB, UI dan
LIPI, dalam pengujian tersebut alat ekspansi yang digunakan adalah jenis
katup ekspansi termostatik yang secara otomatis dapat menyesuaikan dengan
kapasitas beban pendinginan. Alat ekspansi jenis termostatik tersebut dapat
dengan mudah di set ulang, tetapi untuk alat ekspansi yang berupa pipa
kapiler, debit refrigerant tidak bisa disesuaikan dengan kapasitas bebannya
dan tidak dapat diset ulang.
1.2. Perumusan Masalah
Bagaimanakah pengaruh variasi beban pendinginan di evaporator dan
laju pendinginan di kondensor terhadap unjuk kerja AC Domestik dengan
refrigerant R-22 dan HCR-22.
1.3. Batasan Masalah
Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut :
1. Refrigerant yang digunakan dalam pengujian ini adalah R-22 dan HCR-
22.
2. Pengujian unjuk kerja mesin AC domestik dilakukan dengan putaran
kerja kompresor yang konstan.
3. Penelitian dilakukan pada temperatur ruangan.
4. Pengujian tersebut dilakukan dengan alat peraga AC domestik, yang
terdiri dari :
a. Kompresor hermetik
b. Kondensor
c. Receiver
d. Thermostatic Expansion Valve
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
e. Evaporator
f. Bak Air
g. Pompa centrifugal
h. Termostat
i. Akumulator
5. Penelitian ini menitikberatkan pada unjuk kerja mesin pendingin AC
domestik dengan variasi beban pendinginan di evaporator dan laju
pendinginan di kondensor serta pengambilan data percobaan berupa
temperatur refrigerant dan air, tekanan refrigerant, dan laju aliran
volume refrigerant dan air. Data percobaan tersebut kemudian di analisis
sehingga akan dapat mengetahui karakteristik unjuk kerja AC Domestik
dengan menggunakan refrigerant R-22 dan HCR-22.
1.4. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menguji unjuk kerja AC domestik dengan refrigerant R-22 dan HCR-
22.
2. Mengetahui pengaruh variasi beban pendinginan di evaporator dan laju
pendinginan di kondensor terhadap unjuk kerja AC domestik.
Hasil penelitian yang diperoleh diharapkan dapat memberikan manfaat
sebagai berikut :
1. Mampu memberikan pengetahuan baru yang dapat berguna dalam
bidang refrigerasi dan pengkondisian udara.
2. Memberikan acuan bagi pengguna AC domestik dalam penghematan
energi yang ramah lingkungan
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian yang diperoleh diharapkan dapat memberikan manfaat
sebagai berikut :
1. Mampu memberikan pengetahuan baru yang dapat berguna dalam
bidang refrigerasi dan pengkondisian udara.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
2. Dapat mencegah terjadinya kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh
bahan perusak ozon.
3. Memberikan acuan bagi pengguna AC domestik dalam memilih
refrigerant yang hemat energi dan ramah lingkungan.
4. Menciptakan keamanan dan kenyamanan pengguna AC domestik
dengan pemilihan refrigerant yang tepat pada AC domestik.
1.6. Sistematika Penulisan
Agar mempermudah dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini,
penulis menyusun laporan dengan urutan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini terdiri dari: latar belakang penelitian, perumusan masalah,
pembatasan masalah, tujuan, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi tentang tinjauan pustaka dari penelitian-penelitian
terdahulu dan dasar teori mengenai refrigerasi dan mesin refrigerasi, siklus
refrigerasi, komponen AC domestik, dan cairan pendingin (refrigerant).
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini terdiri dari : bahan yang diteliti, mesin dan alat yang
digunakan dalam penelitian, tempat penelitian serta pelaksanaan penelitian
yang terdiri dari persiapan alat dan pengujian alat uji. Pengujian alat uji
dilakukan dengan mengambil data tekanan, temperatur, laju aliran massa
refrigerant, laju aliran massa air evaporator dan kondensor, tegangan dan
arus listrik kompresor.
BAB IV DATA DAN ANALISIS
Bab ini terdiri dari: data hasil pengujian dan analisis data hasil
pengujian. Hasil pengujian akan digunakan dalam perhitungan: kapasitas
refrigerasi sesungguhnya, laju pendinginan, daya kompresor dan COP
sesungguhnya . Dalam bab ini juga berisi pembahasan mengenai
perhitungan yang telah dilakukan.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari penelitian yang dilakukan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
R-22 adalah refrigerant yang mempunyai titik didih pada tekanan
atmosfer yaitu -40,8oC. Yang dikembangkan mula-mula sebagai bahan
pendingin temperatur rendah. Pada temperatur yang sama, tekanan R-22
lebih tinggi daripada HCR-22. Tetapi kebutuhan energi keduanya kira-kira
hampir sama. Karena temperatur keluar R-22 yang tinggi, temperatur hisap
panas lanjutnya dijaga agar tetap minimum.
Sebagai salah satu refrigerant alternatif, dipilih refrigerant HC (Hydro
Carbon), yaitu propana (C3H8), karena refrigerant tersebut selain memiliki
ODP = 0 juga mempunyai GWP yang lebih rendah dan merupakan
refrigerant alternatif jangka panjang karena refrigerant tersebut lebih ramah
terhadap lingkungan dan bebas unsur Cl dan F (Ecofrig, 2000).
Refrigerant HC mempunyai sifat beracun yang rendah tetapi sangat
mudah terbakar. Oleh karena itu sebagai tindakan pencegahannya yaitu
untuk tidak menyalakan api atau sejenisnya dalam mengisi dan mencari
kebocoran dari sistem refrigerasi tersebut.
Sistem refrigerasi ruangan yang berukuran sedang menggunakan katup
ekspansi thermostatik bertujuan untuk mempertahankan jumlah cairan yang
mendekati konstan di dalam evaporator. Bila jumlah refrigerant berkurang,
lebih banyak volume di dalam pipa evaporator yang terbuka yang membuat
refrigerant dipanaskan lanjut, sehingga membuka katup lebih banyak. Katup
ekspansi thermostatik mengatur laju aliran refrigerant cair yang besarnya
sebanding dengan laju penguapan di dalam evaporator (Stoecker, W.F. &
Jones, J.W., 1992).
PT. Citra Total Buana Biru (2005) mengadakan penelitian mengenai
unjuk kerja dari refrigerant hidrokarbon. Hycool bekerja dengan efektif
dalam proses pendinginan dengan volume yang lebih sedikit dapat dicapai
performance proses yang lebih cepat. Hal ini menyebabkan kompresor tidak
harus bekerja keras setiap saat untuk mencapai pendinginan yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
diperlukan. Dengan Hycool mesin menjadi hemat energi listrik maupun
bahan bakar dibandingkan freon. Selain itu Hycool dapat digunakan sebagai
pengganti langsung freon (drop in substitute).
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Refrigerasi dan Mesin Refrigerasi
Refrigerasi adalah suatu proses penyerapan panas dari suatu zat atau
produk sehingga temperaturnya berada di bawah temperatur lingkungan.
Mesin refrigerasi atau mesin pendingin adalah mesin yang dapat
menimbulkan efek refrigerasi tersebut, sedangkan refrigerant adalah zat
yang digunakan sebagai fluida kerja dalam proses penyerapan panas.
Mesin refrigerasi siklus kompresi uap merupakan jenis mesin
refrigerasi yang paling banyak digunakan saat ini. Pada siklus ini uap
ditekan, dan kemudian diembunkan menjadi cairan, lalu tekanannya
diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali. Jika perubahan
tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi lebih panas
daripada sumber dingin (contoh udara) dan gas yang mengembang akan
menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki. Dalam kasus
ini, fluida digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan
membuang panas ke lingkungan yang bersuhu tinggi.
Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki beberapa keuntungan,
pertama sejumlah besar energi panas yang ada di ruang yang dikondisikan
udaranya digunakan untuk merubah fase cair menjadi fase uap di
sepanjang evaporator, oleh karena itu panas yang diserap dari ruang yang
disejukkan dapat dibuang melalui kondensor. Kedua, sifat-sifat isothermal
penguapan membolehkan pengambilan panas tanpa menaikkan suhu fluida
kerja ke suhu berapapun yang akan di dinginkan. Hal ini berarti bahwa laju
perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin dekat suhu fluida kerja
mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan
panasnya.
Secara umum bidang refrigerasi mencakup kisaran temperatur
sampai dengan 123 K. sedangkan proses-proses dan teknik yang
beroperasi pada kisaran temperatur di bawah 123 K disebut Kriogenika
(cryogenics). Perbedaan ini disebabkan karena adanya fenomena-
fenomena khas yang terjadi pada temperatur di bawah 100 K dimana pada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
kisaran temperatur ini gas-gas seperti nitrogen, oksigen, hidrogen, dan
helium dapat mencair. (Training Manual, 2004)
Mesin refrigerasi siklus kompresi uap merupakan jenis mesin
refrigerasi yang paling banyak digunakan saat ini. Mesin refrigerasi ini
terdiri dari empat komponen utama, yaitu kompresor, kondensor, katup
ekspansi, dan evaporator.
Berdasarkan aplikasinya mesin refrigerasi dapat dikelompokkan
sebagai berikut:
Tabel 2.1. Aplikasi mesin refrigerasi
Jenis Mesin Refrigerasi ContohRefrigerasi domestik Lemari es, dispenser airRefrigerasi komersial Pendingin minuman botol, box es krim,
lemari pendingian supermarketRefrigerasi industri Pabrik es, cold storage , mesin pendingin untuk
proses industriRefrigerasi transport Refrigerated truc, train and containerPengkondisian udara domestik AC Window, AC split, dan AC controldan komersialChiller Water cooled and air cooled chillersMobile Air Conditioning AC mobil
Sumber: Training Manual, 2004
2.2.2. Siklus Kompresi Uap Standar
Di dalam siklus kompresi uap standar ini, refrigerant mengalami
empat proses ideal, sesuai dengan gambar dibawah ini:
KATUP EKSPANSI
3
2
s 1
2
1 4
4
3
KOMPRESOR
EVAPORATOR
KONDENSOR
T
Qin
Qout
(a) (b)
Gambar 2.1. Siklus Kompresi Uap Standar: (a) Diagram alir proses, (b) Diagram temperatur-entropi
(Training Manual, 2004)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
1. Proses 1-2
Refrigerant meninggalkan evaporator dalam wujud uap jenuh
dengan temperatur dan tekanan rendah, kemudian oleh kompresor uap
tersebut dinaikkan tekanannya menjadi uap dengan tekanan yang lebih
tinggi (tekanan kondensor). Kompresi ini diperlukan untuk menaikkan
temperatur refrigerant, sehingga temperatur refrigerant di dalam
kondensor lebih tinggi daripada temperatur lingkungannya. Dengan
demikian perpindahan panas dapat terjadi dari refrigerant ke lingkungan.
proses kompresi ini berlangsung secara isentropik (adiabatik dan
reversibel).
2. Proses 2-3
Setelah mengalami proses kompresi, refrigerant berada dalam fasa
panas lanjut dengan tekanan dan temperatur tinggi. Untuk mengubah
wujudnya menjadi cair, kalor harus dilepaskan ke lingkungan. hal ini
dilakukan pada penukar kalor yang disebut kondensor. Refrigerant
mengalir melalui kondensor dan pada sisi lain dialirkan fluida pendingin
(udara) dengan temperatur lebih rendah daripada temperatur refrigerant.
Oleh karena itu kalor akan berpindah dari refrigerant ke fluida
pendingin dan sebagai akibatnya refrigerant mengalami penurunan
temperatur dari kondisi uap panas lanjut menuju kondisi uap jenuh,
selanjutnya mengembun menjadi wujud cair jenuh. Proses ini
berlangsung secara reversibel pada tekanan konstan.
3. Proses 3-4
Refrigerant, dalam wujud cair jenuh (tingkat keadaan 3, gambar
2.1), mengalir melalui alat ekspansi. Refrigerant mengalami ekspansi
pada entalpi konstan dan berlangsung secara tak-reversibel. Selanjutnya
refrigerant keluar dari katup ekspansi berwujud campuran uap-cair pada
tekanan dan temperatur sama dengan tekanan serta temperatur
evaporator.
4. Proses 4-1
Refrigerant, dalam fasa campuran uap-cair, mengalir melalui
sebuah penukar kalor yang disebut evaporator. Pada tekanan evaporator,
titik didih refrigerant haruslah lebih rendah daripada temperatur
lingkungan (media kerja atau media yang didinginkan), sehingga dapat
terjadi perpindahan panas dari media kerja ke dalam refrigerant.
Kemudian refrigerant yang masih berwujud cair menguap di dalam
evaporator dan selanjutnya refrigerant meninggalkan evaporator dalam
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
3
4’
3’ 2’
Panas lanjut
Penurunan tekanan
Penurunan tekanan
bawah dingin
h
1’
P
Siklus aktual
Siklus standar
4
2
1
fasa uap jenuh. Proses penguapan tersebut berlangsung secara reversibel
pada tekanan konstan.
2.2.3. Siklus Kompresi Uap Aktual
Pada kenyataannya siklus kompresi uap mengalami penyimpangan
dari kompresi uap standar, sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar
2.2. Perbedaan penting siklus kompresi uap aktual dari siklus standar,
adalah:
1. Terjadi penurunan tekanan di sepanjang pipa kondensor dan
evaporator.
2. Adanya proses pembawah dingin (sub-cooling) cairan yang
meninggalkan kondensor sebelum memasuki alat ekspansi.
3. Pemanasan lanjut uap yang meninggalkan evaporator sebelum
memasuki kompresor.
4. Terjadi kenaikan entropi pada saat proses kompresi (kompresi tak
isentropik)
5. Proses ekspansi berlangsung non-adiabatik.
Walaupun siklus aktual tidak sama dengan siklus standar, tetapi
proses ideal dalam siklus standar sangat bermanfaat dan diperlukan untuk
mempermudah analisis siklus secara teoritik.
Gambar 2.2. Siklus kompresi uap aktual dan standar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
2.2.4. Prinsip Kerja AC Domestik (Domestic Air Conditioning)
Pada dasarnya sistem AC domestik bekerja berdasarkan siklus
refrigerasi kompresi uap. AC domestik adalah suatu mesin yang digunakan
untuk:
1. Mengontrol temperatur
2. Mengontrol sirkulasi udara
3. Mengontrol kelembaban
4. Memurnikan udara (purification)
Mesin refrigerasi mempertahankan kondisi baik suhu dan
kelembabannya agar nyaman dengan cara sebagai berikut:
1. Pada saat suhu ruangan tinggi, AC akan mengambil panas dari udara
sehingga suhu di ruangan turun (disebut pendinginan). Sebaliknya saat
suhu ruangan rendah AC akan memberikan panas ke udara sehingga
suhunya naik (disebut pemanasan).
2. Bersamaan dengan itu kelembaban udara juga dapat diatur, sehingga
kelembaban udara dapat dipertahankan.
Dengan demikian untuk menunjang kerja mesin refrigerasi tersebut,
diperlukan cooler (penyejuk), heater (penghangat), dan ventilator. AC
domestik ini terdiri dari empat komponen utama, yaitu kompresor,
kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Susunan empat komponen
tersebut secara skematik ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.3. Skema dasar AC domestik sistem siklus kompresi uap.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
2.2.5. Komponen AC Domestik
Pada sistem AC (Air Conditioner) domestik terdiri dari komponen-
komponen sebagai berikut:
1. Sistem sirkulasi refrigerant (kompresor, kondensor, evaporator, dan
katup ekspansi ataui pipa kapiler).
2. Peralatan yang membantu sistem beroperasi dengan unjuk kerja
(Filter/receiver-dryer, thermostat, fan, iddle-up device).
3. Peralatan yang dapat bereaksi ketika masalah terjadi pada sistem
(pressure relieve valve dan pressure switch).
Susunan komponen AC domestik dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 2.4. Susunan komponen AC domestik sistem siklus kompresi uap
2.2.5.1. Kompresor
Kompresor berfungsi mengalirkan serta menaikkan tekanan
refrigerant dari tekanan evaporasi ke tekanan kondensasi. Meningkatnya
tekanan berarti menaikkan temperatur. Uap refrigerant bertekanan tinggi
di dalam kondensor akan cepat mengembun dengan cara melepaskan
panas ke sekelilingnya.
Kompresor mesin refrigerasi dapat dikelompokkan berdasarkan
gerakan rotor dan berdasarkan letak motor - kompresor. Jenis kompresor
berdasarkan gerak rotor adalah:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
1. Kompresor perpindahan positif (positive displacement):
a. Kompresor torak (reciprocating)
b. Kompresor rotary, seperti: kompresor ulir (screw), kompresor
roller, dan kompresor bilah sudu (vane).
2. Kompresor sentrifugal
Jenis kompresor berdasarkan letak motor dan kompresor adalah:
1. Kompresor tipe terbuka (open type compressor)
2. Kompresor hermetic
3. Kompresor semi hermetic
Gambar 2.5. Kompresor hermetik tipe rotary (Matshusita Rotary Compresor)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Tabel 2.2. Keterangan gambar kompresor hermetik tipe rotary
(Matshusita Rotary Compresor)
No. Gambar Keterangan No. Gambar Keterangan
1 Discharge Tube 8 Upper Bearing
2 Suction Tube 9 Piston
3 Glass Terminal 10 Cylinder
4 Shell 11 Base
5 Stator 12 Oil Pump
6 Rotor 13 Lower Bearing
7 Shaft 14 Accumulator
Dari penelitian ini kompresor yang digunakan tipe hermetik
dimana kompresor tersebut mempunyai tingkat kerapatan yang baik dan
tidak mudah bocor hal ini dikarenakan motor dan kompresornya
dimasukan bersama-sama dalam rumah kompresor.
Kompresor yang dipakai dalam penelitian ini dengan merk dagang
Panasonic Industrial Company K-series 7070817 dengan daya 2 hp, dan
di bawah ini tabel operasional penggunaanya.
Tabel 2.3. (Panasonic Industrial Company)
114 psig (8 kg/cm2G)
240°F (115°C)
377 psig (26,5 kg/cm2G)
99°F (35°C)
265°F (130°C)motor winding temperature
Maksimum Operating Condition
suction pressure
dischage temperature
dischage presssure
return gas temperature
2.2.5.1.2 Pelumas Kompresor
Oli kompresor diperlukan untuk melumasi bantalan-bantalan
kompresor (bearing), dan komponen yang bergerak dan bergesekan.
Selain itu pelumas kompresor juga harus dapat bersirkulasi bersama-
sama refrigerant melewati komponen-komponen utama AC, sehingga
harus digunakan pelumas khusus yang dapat bercampur dengan
refrigerant dan tidak membeku pada temperatur masuk evaporator.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
Jenis pelumas yang digunakan harus sesuai dengan refrigerant
yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Suniso 4G DID warna putih.
Yang mana pelumas tersebut telah dirokemadasikan dari pabrikan
pembuatan kompresor dengan Refrigerant R-22 dan HCR-22.
Kandungan minyak pelumas di dalam kompresor tidak boleh
terlalu banyak atau sedikit. Jika jumlah pelumas terlalu banyak, maka
pelumas akan menempel pada dinding pipa kondensor dan evaporator
sehingga menghalangi perpindahan kalor. Akibatnya kapasitas
pendinginan akan menurun. Jika pelumas dalam kompresor terlalu
sedikit maka akan menyebabkan temperatur kompresor meningkat,
komponen cepat aus dan rusak akibat temperatur yang tinggi.
2.2.5.2. Kondensor
Kondensor digunakan untuk mendinginkan gas refrigerant yang
telah ditekan dan bersuhu tinggi, serta mengubahnya menjadi cairan
refrigerant. Sejumlah panas dilepaskan ke udara bebas melalui
kondensor. Hal ini akan mempengaruhi efek pendinginan di
evaporator, karena itu kondensor diletakkan di bagian atas dari dinding
bagian luar ruang untuk mendapatkan pendinginan dari kipas
kondensor dan aliran udara selama AC domestik beroperasi. (Buku
Pedoman Denso)
Gambar 2.6. Mekanisme kerja kondensor
Untuk memperbaiki kapasitas pendinginan dan mengurangi berat
dan ukuran kondensor, beberapa tipe kondensor telah dikembangkan,
antara lain:
· Tipe laluan tunggal (single pass)
· Tipe laluan ganda (two passage)
· Tipe tiga laluan (three passage)
· Tipe multi laluan (multi passage)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Sight glass
Out
In
Receiver Tube
Receiver Body Dryer
Desiccant
Filter
Tipe media pendinginannya antara lain :
· Tipe pendingin udara (air cooled condenser)
· Tipe pendingin air (water cooled condenser)
Kondensor yang digunakan pada penelitian ini merupakan water
cooled condenser, yaitu kondensor yang menggunakan air sebagai
media pendinginnya. Selain itu, pelaksanaan perpindahan panasnya
dilakukan dengan aliran air yang dipaksakan (force draught
condenser) dengan menggunakan pompa sebagai pengalir air
pendingin pada kondensor.
2.2.5.3. Receiver / Filter-Dryer
Receiver adalah komponen yang digunakan untuk menyimpan atau
menampung sementara cairan refrigerant. Dryer dan filter di dalam
receiver akan menyerap air dan kotoran yang terbawa bersirkulasi
bersama refrigerant.
Prinsip kerja dari receiver dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Receiver memisahkan refrigerant dalam bentuk gas dari cairan
refrigerant oleh perbedaan berat dan memastikan bahwa aliran yang
mengalir ke katup ekspansi dalam fasa cair.
2. Dryer juga berisi desiccant yang berfungsi menyerap uap air yang
masuk ke dalam sistem DAC (Domestic Air Conditioning) pada saat
servis atau karena adanya kebocoran dan kevakuman pada sisi
tekanan rendah. Untuk sistem DAC R-22 desiccant yang digunakan
adalah silica gel.
3. Sight glass dipasang diatas receiver untuk mengetahui kondisi
jumlah refrigeran di dalam DAC. Jumlah refrigerant yang diisikan
ke dalam sistem sirkulasi penting artinya pada efisiensi pendinginan
AC. Sight glass juga bisa dipasang pada liquid tube diantara receiver
dan katup ekspansi.
Gambar 2.7. Konstruksi Receiver (Training Manual, 2004)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
4. Saringan (filter) dikonstruksi berupa tabung silinder yang di
dalamnya terdiri dari silica gel dan screen. Silica gel berfungsi
menyerap kotoran dan air. Sedangkan screen terbuat dari kawat kasa
yang halus dan berguna untuk menyaring kotoran di dalam sistem
seperti kerak las, karat dan lain-lain.
2.2.5.4. Katup Ekspansi (Expansion Valve)
Setelah melewati receiver cairan refrigerant mengalir ke orifice
(lubang kecil yang tiba-tiba membesar yang disebut katup ekspansi)
akibat dari cairan yang salurannya tiba-tiba membesar, maka kecepatan
refrigerant akan rendah sehingga tekanan menjadi tinggi dan temperatur
menjadi rendah dengan wujud kabut (cair dan uap).
Terdapat dua jenis katup ekspansi, yaitu:
1. Tipe tekanan tetap (constant pressure)
2. Tipe sensor panas (thermal=thermostatic).
a. Jenis Internal Equalizing
b. Jenis External Equalizing
c. Jenis Box/Blok (dengan kontrol temperatur dan tekanan)
Katup ekspansi tipe thermal inilah yang banyak digunakan pada
sistem AC domestik dengan daya yang besar. Hampir seluruh sistem AC
domestik dengan daya yang besar menggunakan katup ekspansi sebagai
alat untuk menurunkan tekanan. Belum ada AC domestik dengan daya
yang besar yang menggunakan pipa kapiler. Pertimbangan penggunaan
katup ekspansi adalah kondisi operasi beban yang berubah-ubah. Pada
sistem AC domestik, perubahan beban pendinginan akan mengakibatkan
berubahnya putaran kompresor. Jika digunakan pipa kapiler, perubahan
laju aliran refrigerant akibat perubahan putaran kompresor tersebut tidak
dapat dikontrol sehingga kondisi refrigerant keluar evaporator tidak
dapat dikontrol. Lain halnya jika menggunakan katup ekspansi yang
Gambar 2.8. Saringan (filter)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
dilengkapi dengan sensing bulb dimana laju aliran refrigerant dapat
dikontrol sehingga kondisi refrigerant selalu dalam keadaan super panas.
Dengan demikian penggunaan katup ekspansi dapat mencegah terjadinya
kerusakan kompresor akibat masuknya refrigerant cair.
Katup ekspansi ini akan mengatur jumlah aliran refrigerant yang
diuapkan di evaporator, akibat dari pengaturan aliran refrigerant ini
maka suhu ruangan dapat diturunkan berdasarkan beban panas yang ada
pada evaporator. Pengaturan aliran ini dilakukan dengan cara mengatur
bukaan celah katup sesuai dengan temperatur refrigerant keluar
evaporator. Gerakan katup ini terjadi akibat adanya perbedaan tekanan,
yaitu antara tekanan di dalam sensing bulb (Pf), dengan tekanan pegas
(Ps), dan tekanan evaporator (Pe).
Pada beban pendinginan tinggi (temperatur pada ruangan tinggi),
temperatur dan tekanan uap keluaran evaporator tinggi. Akibatnya
temperatur dan tekanan pada sensing bulb juga tinggi. Selanjutnya uap
bertekanan tinggi di dalam sensing bulb akan menekan katup ke bawah
dari diafragma, sehingga katup terbuka lebar, memungkinkan refrigerant
mengalir lebih banyak. Sebaliknya ketika beban pendinginan rendah,
katup akan membuka sedikit sehingga aliran refrigeran kecil.
Pada penelitian ini digunakan Thermal expansion valve tipe
internal equalizing type, yaitu ketika tekanan gas di dalam evaporator
stabil, tekanan Pf diimbangi oleh tekanan Pe dan Ps. Pembukaan valve
menjadi stationer dan refrigerant mengalir tetap.
Gambar 2.9. Katup Ekspansi Tipe Internal Equalizing
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
Gambar 2.10. Skema Katup Ekspansi Tipe Internal Equalizing (Training Manual, 2004)
2.2.5.5. Evaporator
Proses yang terjadi dalam evaporator adalah proses evaporasi,
yaitu penguapan refrigerant fasa cair menjadi fasa uap. Kegunaan
evaporator adalah kebalikan dari kondensor. Keadaan refrigerant
sebelum katup ekspansi masih 100% cair. Segera setelah tekanan cairan
turun, cairan mulai mendidih kembali sambil menyerap panas dari udara
yang melewati sirip-sirip (fin) pendingin evaporator, dan mendinginkan
udara.
Gambar 2.11. Konstruksi evaporator (Toyota Service training, 1995)
Evaporator terbuat dari bahan alumunium dan memiliki 3 tipe, yaitu:
1. Tipe Plate Fin
2. Tipe Serpentine
3. Tipe Drawn Cup
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Tipe evaporator yang digunakan pada penelitian ini adalah tipe
plate fin. Evaporator merupakan komponen yang penting dalam sistem
AC. Konstruksi dan kondisi dari evaporator mempunyai efek yang besar
pada efisiensi AC.
Pembekuan dan pembentukan es terjadi terutama pada sirip-sirip
evaporator dan menjadi dingin sampai di bawah temperatur
pengembunan, uap air mengembun dan menempel pada sirip evaporator
dalam bentuk tetesan air. Bila pada saat ini sirip telah menuju dingin
sampai pada suhu dibawah 0 oC (32 oF), air yang menempel dapat
menjadi es. Bila hal ini terjadi efisiensi pemindahan panas pada
evaporator akan turun, aliran udara yang melewati evaporator berkurang
dan kemampuan pendinginan menjadi rendah.
2.2.6. Refrigerant
Untuk dapat terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu
bahan yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau
sebaliknya. Bahan pendingin ini disebut dengan refrigerant. Refrigerant
adalah suatu zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair atau
sebaliknya dan dapat mengambil panas dari evaporator dan membuangnya
di kondensor.
Jenis-jenis refrigerant yang digunakan dalam sistim kompresi uap
terdapat berbagai jenis refrigerant yang digunakan dalam sistim kompresi
uap. Suhu refrigerasi yang dibutuhkan sangat menentukan dalam
pemilihan fluida.
Syarat thermodinamika yang umum untuk refrigerant adalah:
1. Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
2. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara,
minyak pelumas, dan sebagainya.
3. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada
sistem pendingin.
4. Bila terjadi kebocoran, mudah diketahui dengan alat-alat yang
sederhana maupun dengan alat detector kebocoran.
5. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.
6. Mempunyai susunan struktur kimia yang stabil, tidak terurai.
7. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar panas yang diserap
evaporator sebesar-besarnya.
8. Tidak merusak tubuh manusia.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
9. Viskositas dalam fase cair maupun fase gas rendah agar tahanan aliran
refrigerant dalam pipa sekecil mungkin.
10. Konstanta dielektrika dari refrigerant yang kecil, tahanan listrik yang
besar serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik.
11. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh.
Berdasarkan jenis senyawanya, refrigerant dapat dikelompokkan menjadi:
1. Kelompok refrigerant senyawa halokarbon. (R-11,R-12,R-22,R-134a)
2. Kelompok refrigerant senyawa organik cyclic. (R-C316,R-C317,R-
318)
3. Kelompok refrigerant campuran Zeotropik. (R-401A,R-402B,R-403B)
4. Kelompok refrigerant campuran Azeotropik. (R-500, R-502)
5. Kelompok refrigerant senyawa organik biasa. (R-600, R-600a, R-610,
dsb)
6. Kelompok refrigerant senyawa anorganik. (R-702, R-704, R-717, dsb)
7. Kelompok refrigerant senyawa organik tak jenuh. (R-1130, R-1150,
R-1270)
Dibawah ini penggunaan beberapa refrigerant dalam kehidupan sehari-hari.
Tabel 2.4. Aplikasi refrigerant dalam kehidupan sehari-hari
Refrigeran Jenis kompresor Keterangan penggunaan
Amonia Screw Unit pembuat es, ruang dingin,
pendingin larutan garam, peti es, pendinginan pabrik kimia. Reciprocating
R-11 Sentrifugal Pendingin air sentrifugal.
R-12 Sentrifugal Penyegar udara, refrigerasi pada umumnya, pendinginan air sentrifugal ukuran besar, AC mobil.
R-12 Reciprocating
R-12 Rotary
R-134a Reciprocating AC mobil
R-134a Screw AC mobil
R-22 Sentrifugal Penyegar udara, refrigerasi pada umumnya, pendinginan, beberapa unit refrigerasi, unit temperatur rendah, pendinginan air sentrifugal temperatur rendah ukuran besar.
R-22 Reciprocating
R-22 Scrol
R-22 Screw
R-500 Torak Refrigerasi pada umumnya,
pendinginan, pendingin air sentrifugal temperatur rendah Sentrifugal
Sumber: Training Manual, 2004
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
Refrigerant yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga
chlorinated fluorocarbons (CFCs, kondenser evaporator disebut juga freons): R-
11, R-12, R-21, R-22 dan R-502. Sifat-sifat bahan refrigerant tersebut diberikan
dalam Tabel 2.4 dan 2.5 di bawah:
Refrigeran Titik
Didih** Titik Beku
Tekanan Uap*
Volume Uap* Entalpi*
(°C) (°C) (kPa) (m3/kg) Cair Uap (kJ/kg) (kJ/kg)
R-11 -23.82 -111.0 25.73 0.61170 191.40 385.43 R-12 -29.79 -158.0 219.28 0.07702 190.72 347.96 R-22 -40.76 -160.0 354.74 0.06513 188.55 400.83
R-502 -45.40 - 414.30 0.04234 188.87 342.31 R-717
(Ammonia) -33.30 -77.7 289.93 0.41949 808.71 487.76
* Pada -10oC
* Pada Standar Tekanan Atmosfir (101,325 kPa)
Refrigeran
Tekanan Tekanan Perbandingan Entalpi
Uap COP**carnot Penguapan Kondensasi Tekanan (kJ/kg)
(kPa) (kPa) R-11 20.4 125.5 6.15 155.4 5.03 R-12 182.7 744.6 1.08 116.3 4.7 R-22 295.8 1192.1 4.03 162.8 4.66
R-502 349.6 1308.6 3.74 106.2 4.37 R-717
(Ammonia) 236.5 1166.5 4.93 103.4 4.78
* Pada -15oC Suhu Penguapan, dan 30oC Suhu Kondensor
* COP carnot = Koefisien Kinerja = Suhu.Penguapan / (Suhu.Kondensor-Suhu.Penguapan)
Tabel 2.5. Sifat-sifat refrigerant yang biasa digunakan (Arora, C. P., 2000).
Tabel 2.6. Kinerja refrigerant yang biasa digunakan ( Arora, C.P., 2000 ).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
Tabel 2.7. Perbandingan refrigerant Sintetik dengan Refrigerant Hycool.
No. Data Refrigeran Refrigeran Sintetik Hycool®
R-12 R-
134a R-22 HCR-
12 HCR-134a
HCR-22
1 Moleccular weight 120.9 102.0 52.1 52.1 44.7 2 Boiling @ atmosphere (oC) -29.8 -26.4 -49.8 -36.0 -36.0 -41.8
3 Specific heat of liquid @ 30oC (kJ/kgoK) 0.99 1.45 1.27 2.54 2.54 2.80
4 Specific heat of vapor at conmstant pressure @ 30oC 0.62 0.86 - 1.70 1.70 -
5 Ratio of specific heats (Cp/C) @ 1 atm. 30oC 1.136 1.118 1.18 1.116 1.116 1.10
6 Density of liquid @ 30oC (Mg/m3) 1.292 1.187 1.170 0.517 0.517 0.484
7 Density of saturated vapor at boiling point (kg/m3) 6.3 5.3 4.7 2.6 2.6 2.4
8 Latent heat of vaporization at boiling point (kg/m3) 165 217 233 405 405 426
9 Thermal conductivity of liquid @ 30oC (W/moC) 0.07 0.08 0.09 0.1 0.1 0.09
10 Thermal conductivity of vapor @ 30oC (W/moC) 0.01 0.015 0.013 0.018 0.018 0.019
11 Surface Tension @ 25oC (mN/m) 8.5 8.4 8.1 8.6 8.6 7.03
12 Viscosity of liquid @ 30oC (centipoise) 0.19 0.20 0.15 0.11 0.11 0.09
13 Viscosity of vapor at 1 atm, 30oC (centipoise) 0.013 0.012 0.013 0.008 0.008 0.006
Refrigerant sintetik seperti kelompok refrigerant halokarbon yang memiliki
sifat-sifat teknis yang sangat baik ternyata menimbulkan efek perusakan
lingkungan hidup. Refrigerant ini mempunyai kontribusi terhadap perusakan
lapisan ozon atau pemanasan global. Nilai ODP (Ozone Depleting Potential),
GWP (Global Warming Potential) dapat dilihat pada Gambar 2.12 dan Gambar
2.13. sedangkan umur refrigerant tersebut di atmosfer ditunjukkan pada Gambar
2.14
1.00 1.00
1.07
0.80
0.52
0.74
0.29
0.060.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
R-1
1
R-1
2
R-1
13
R-1
14
R-1
15
R-5
00
R-5
02
R-2
2
R-1
23
R-3
2
R-1
25
R-1
34a
R-1
43a
R-7
17
R-7
44 HC
OD
P
Gambar 2.12. Nilai ODP berbagai refrigerant. (Training Manual, 2004)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Gambar 2.13. Nilai GWP berbagai refrigerant. (Training Manual, 2004)
Gambar 2.14. Umur berbagai refrigerant di atmosfer. (Training Manual, 2004)
Dari Gambar 2.12 dan 2.13 diatas dapat terlihat bahwa refrigerant
halokarbon (R-11, R-12, R-22, dsb) yang telah dilarang pada umumnya
mempunyai nilai ODP dan GWP yang tinggi. Jadi refrigerant ini selain merusak
ozon juga menimbulkan efek pemanasan global. Dari gambar tersebut juga dapat
terlihat bahwa refrigerant HCFC (R-22) yang nilai ODPnya kecil tetapi memiliki
GWP yang relatif besar. Refrigerant non CFC seperti R-134a meskipun
mempunyai ODP yang bernilai nol tetapi memiliki GWP 1300 yang setara dengan
1,3 ton CO2. Refrigerant alamiah seperti hidrokarbon dan CO2 memiliki baik
ODP dan GWP yang rendah. Dengan demikian refrigerant yang dipilih untuk
digunakan dalam jangka panjang haruslah refrigerant yang memiliki ODP dan
GWP yang kecil dan mempunyai umur yang pendek apabila terlepas ke atmosfer.
3500
7300
5000
9200 9320
5210
4510
1700
93
650
2800
1300
3800
0 1 3
01000
2000300040005000
6000700080009000
10000
R-1
1
R-1
2
R-1
13
R-1
14
R-1
15
R-5
00
R-5
02
R-2
2
R-1
23
R-3
2
R-1
25
R-1
34a
R-1
43a
R-7
17
R-7
44 HC
GW
P
60
130
90
200
400
96
212
152 6
2816
41
1
120
1
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
R-1
1
R-1
2
R-1
13
R-1
14
R-1
15
R-5
00
R-5
02
R-2
2
R-1
23
R-3
2
R-1
25
R-1
34a
R-1
43a
R-7
17
R-7
44
HCL
IFE
TIM
E IN
AT
MO
SP
HE
RE
, Y
EA
RS
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
2.2.6.1. Refrigeran HCR-22
Refrigerant Hydrocarbon terbuat dari campuran yang terdiri dari :
propane, normal butane, dan iso butane, termasuk dalam kategori HC
refrigerant yang bebas klorin dan fluor sehingga tidak merusak lapisan
ozon di atmosfer. ( Hycool, PT. Citra Total Buana Biru ). Selain itu,
HCR-22 mempunyai global warming 100% lebih rendah dari HCFC
refrigerant, sehingga efek rumah kaca dapat dihindari. Refrigerant
HCR-22 mempunyai sifat-sifat termodinamika yang mirip dengan R-22.
Nilai efek refrigerasi antara R-22 dengan HCR-22 tidak berbeda jauh.
Oleh karena itu, Hycool HCR-22 adalah refrigerant yang sesuai sebagai
pengganti penggunaan R- 22.
Tabel 2.8. Material Safety Data Sheet dari HCR-22.
( Hycool , PT. Citra Total Buana Biru, 2001)
IDENTIFICATION Product Name: Hycool HCR-22 UN Number: 1075 Dangerous Good: Class 2 Subs diary Risk: None Poisons Schedule: None Allocated Manufacture Code: HCR-22 Refrigerant Class A3 Non Toxic Flammable US NFPA Classification Health:1 Flammability:3 Reactivity:0 Application standard: BS 4434-1995 AS/NS 1677-1998 SNI-06-6500- SNI-06-6501.2-2000 SNI-06-6501.1-2000 2000 Use: A gas used as refrigerant for replacement of R-22, stored Under pressure PHYSICAL PROPERTIES Appearance Rapidly evaporating liquid or gas, colorless, and odorless Normal Boiling Point (NBP) oC -41.8 Density of liquid @ NBP kg/m3 549 Density of Vapor @ NBP kg/m3 2.40 Melting Point oC -185 Solubility in water very slight Vapor pressure at 20oC bar 8.37 Auto ignition temperature oC 450 Lower Flammability Limit % vol 2.1 in air Upper Flammability Limit % vol 9.6 in air Evaporation rate Rapid % volatility % 100 INGREDIENT Chemical entity Proportion Propane 0 – 98 % Normal butane 0 – 2 % Iso butane 0 – 2 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
2.2.7. Persamaan Dalam Perhitungan
Gambar 2.15. Diagram alir proses kompresi uap standar.
(Training Manual, 2004)
2.2.7.1.Perhitungan Secara Ideal. (Moran, Michael J., & H. N. Shapiro, 2000)
1. COP siklus kompresi uap standar (COPR)
COPR = = ).(
).(
42
41
hhm
hhm
ref
ref
-
- (2.1)
Dimana :
Qevap = Kalor yang diserap evaporator (kW)
Wkomp = Daya kompresor (kW)
= Laju aliran massa (kg/s)
h1 = Enthalpi gas refrigerant pada tekanan evaporator (kJ/kg)
h2 = Enthalpi gas refrigerant pada tekanan kondensor (isentropik)
(kJ/kg)
h4 = Enthalpi cairan refrigerant pada tekanan kondensor (kJ/kg)
2. Efek refrigerasi (q)
Efek Refrigerasi = h1 – h4 (kJ/kg) (2.3)
dimana:
h1 = Enthalpi gas refrigerant pada tekanan keluar evaporator (kJ/kg)
h4 = Enthalpi cairan refrigerant pada tekanan masuk evaporator (kJ/kg)
KATUP EKSPANSI
1
2
4
3
KOMPRESOR
EVAPORATOR
KONDENSOR
Qin
Qout
Qevap
Wkomp
refm&
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
refm&
2.2.7.2.Perhitungan Secara Aktual
1. COP Aktual.
COPaktual = = (2.4)
dimana:
h1’ = Enthalpi refrigerant keluar evaporator atau masuk kompresor
(kJ/kg)
h2’ = Enthalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg)
h4 = Enthalpi refrigerant masuk evaporator (kJ/kg)
2. Laju aliran massa aktual.
= r . Q (kg/s) (2.5)
dimana:
r = Densitas refrigerant (kg/m3)
Q = Debit aliran refrigerant (m3/s)
3. Perhitungan aktual pada evaporator.
Efek refrigerasi (qaktual). (Stoecker, Wilbert F.,& J.W. Jones, 1996)
Efek refrigerasi = h1’ – h4’ (kJ/kg) (2.6)
dimana:
h1’ = Enthalpi refrigerant keluar evaporator (kJ/kg)
h4’ = Enthalpi refrigerant masuk evaporator (kJ/kg)
Kapasitas refrigerasi (Qevap). (Moran, Michael J., & H. N. Shapiro, 2000)
Qevap = . (h1’-h4’) (kW) (2.7)
Dimana :
= Laju aliran massa refrigerant (kg/s)
h1’ = Enthalpi refrigerant keluar evaporator (kJ/kg)
h4’ = Enthalpi refrigerant masuk evaporator (kJ/kg)
4. Perhitungan Laju Pendinginan Pada Kondensor ( Q )
airair hmQ .= (kW) (2.8)
Dimana :
= Laju aliran air (kg/s)
kJ/kg = Enthalpi air di kondensor (kJ/kg)
Qevap
Wkomp
. (h1’ – h4)
. (h2’ – h1’) refm&
refm&
refm&
refm&
m&
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
BAB III
PELAKSANAAN PENELITIAN
3.1. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas dan
Thermodinamika Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
3.2. Perancangan dan Pembuatan
Dalam awal perencanaan pembuatan sistem refrigrasi harus
diperhatikan tentang refrigerant yang dipakai, karena tiap kompresor
mempunyai spesifikasi pemakaian refrigerant tersendiri. Untuk pemilihan
refrigerant memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing oleh karena
itu, diperlukan kebijakan dalam memilih refrigerant yang paling aman
berdasarkan kepentingan saat ini dan masa yang akan datang.
Dalam penelitian ini refrigerant yang digunakan adalah HCR-22 dan
R-22, untuk itu dibutuhkan perencanan jenis pemakain dari kompresor yang
akan digunakan. Dibawah ini susunan perencanaan mesin refrigerasi yang
digunakan dalam penelitian.
Gambar 3.1. Skema mesin refrigrasi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
Keterangan Gambar :
1. Kompresor
2. Evaporator
3. Kondensor
4. Katup Ekspansi
5. Flow Meter
6. Filter dan Receiver
7. Pressure Guide dan Termocople
8. Pompa Air
9. Bak Penampung Air
10. Kran air
Setelah Proses perencanaan yang harus dilakukan adalah perakitan,
pada proses perakitan terdiri dari beberapa tahap:
1. Pembuatan meja kerja untuk meletakkan kompenen dari AC Domestik
2. Pemotongan pipa, flaring dan swaging
3. Proses Pengelasan
Proses pengelasan pada pipa mesin pendingin adalah sebagai berikut :
a. Bersihkan kedua permukaan pipa yang akan di las.
b. Rapatkan kedua permukaan pipa yang akan di las.
c. Arahkan api di dalam pipa yang akan di las yang tebal.
d. Untuk pengelasan dengan bahan yang berlainan yang akan disambung
maka pada waktu pengelasan, panas api kedua bahan tersebut harus
sama-sama rata.
e. Panjang pipa yang akan disambung (las) masing-masing ± 5 cm.
f. Jika yang di las pada rak yang lubangnya besar maka dapat ditambal
dulu baru di las.
g. Untuk hasil yang maksimal untuk pengelasan maka dibelakang pipa
yang di las diberi tameng berupa genteng yang terbuat dari tanah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
3.3. Alat dan Bahan Penelitian
3.3.1 Bahan penelitian
Pada penelitian ini refrigerant yang digunakan adalah:
1. Refrigerant R-22 (Dupont)
Gambar 3.2. Tabung Refrigerant R-22.
2. Refrigerant HCR-22 (Hycool)
Gambar 3.3. Tabung Refrigerant HCR-22
3.3.2 Alat Penelitian
Alat- alat yang menujang dalam penelitian ini dijelaskan di bawah ini.
1. Flowmeter
Flowmeter digunakan untuk mengukur debit dari aliran
refrigerant. Flowmeter diletakkan diantara receiver dan katup ekspansi
dengan tujuan agar refrigerant yang mengalir adalah dalam fase cair
jenuh. Data yang diperoleh selanjutnya diolah dan disesuaikan dengan
Flowmeter Calibration Data, yang tercantum dalam lampiran.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
Flowmeter yang digunakan adalah Variable Area Glass
Flowmeter Dwyer tipe VA20440 dengan spesifikasi:
· Service : Compatible gases or liquid · Flowtube : Borosilicate glass · Floats : Stainless steeel · End fittings : Anodized Alumunium · O-rings : Fluoroelastomer · Connections : Two 1/8 ” female NPT · Temperature limits : 121 oC · Pressure limits : 200 psig (13,8 bar) · Accuracy : + 2% · Repeatability : + 0,25% full scale · Mounting : vertical
Gambar 3.4. Flowmeter
2. Termometer
Termometer yang digunakan dalam penelitian ini adalah
termometer digital, yang fungsinya untuk mengukur temperatur air
keluar dan masuk bak pada evaporator dan kondensor.
Gambar 3.5. Termometer digital
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
3. Fluke Power Quality Analyzer
Pada penelitian ini, fluke digunakan untuk mengukur daya dari
motor listrik dan pompa.
Gambar 3.6. Fluke Power Quality Analyzer
4. Termokopel
Termokopel digunakan untuk mengukur suhu refrigerant di
dalam sistem refrigerasi. Termokopel yang digunakan adalah tipe T
yang merupakan paduan dari copper dan constantan dengan ketelitian
+ 0,03oC. Termokopel ini mempunyai range temperatur antara -140
sampai 240oC. Pada penelitian ini termokopel dimasukkan ke dalam
pipa kemudian dilem dengan lem apoxy dan plastic steel.
Gambar 3.7. Termokopel tipe T
Gambar 3.8. Pemasangan termokopel tipe T pada pipa
termocopel
Plastic steel
pipa
Lem apoxy apoxy
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
5. Reader Termokopel
Alat ini digunakan untuk menunjukkan temperatur yang diukur
oleh sensor termokopel.
Gambar 3.9. Reader Termokopel
6. Peralatan pendukung pengujian sistem AC domestik
6.1. Manifold Gauge, berfungsi untuk mengetahui tekanan dan mengatur aliran
refrigerant serta memvakum dan mengisi refrigeran .
Gambar 3.10. Manifold gauge.
6.2. Flaring and sweaging, untuk memperbesar diameter ujung pipa.
Gambar 3.11. Flaring and sweaging
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
6.3. Leak detector, untuk mengetahui kebocoran pipa.
Gambar 3.12. Leak detector
6.4. Pembengkok pipa, untuk membengkokkan pipa.
Gambar 3.13. Pembengkok pipa
6.5. Kunci inggris, untuk mengunci atau membuka baut atau nut pipa.
Gambar 3.14. Kunci inggris
6.6. Tube cutter, untuk memotong pipa.
Gambar 3.15. Tube cutter
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
6.7. Burner , perak las, dan gas Hi-cook, untuk mem-brazing pipa.
Gambar 3.16. Burner.
6.8. Kunci Pentil, untuk memutar pentil agar lebih erat (tidak bocor) serta untuk
membuka pentil.
Gambar 3.17. Kunci Pentil
6.9. Pompa Vakum.
Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigerant dari sistem
sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti
udara dan uap air. Lama proses pemvakuman disarankan 30 menit, agar
proses refrigrasi dalam sistem menjadi baik
Gambar 3.18. Pompa Vakum
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
6.10. Timbangan ini digunakan untuk mengukur berat refrigerant yang akan
diisikan kedalam sistem AC domestik.
Gambar 3.19. Timbangan digital.
3.4. Pelaksanaan Penelitian
Pengujian dilakukan pada sistem AC Domestik dengan variasi beban
pendinginan di evaporator. Prosedur yang dilakukan dalam pengambilan data
berdasarkan variasi beban pendinginan adalah:
1. Tahap persiapan.
Persiapan dan pemasangan seluruh alat ukur yang digunakan dalam
pengujian, seperti : flow meter, pressure gauge, thermocopel, Fluke
Power Quality Analyzer.
2. Tahap pengujian.
a. Melakukan vakumisasi untuk mengeluarkan sisa-sisa refrigerant,
kotoran-kotoran dari sistem refrigerasi tersebut.
b. Mengisi pelumas kompresor ke dalam sistem.
c. Sebelum dimulai, dilakukan pengecekan kebocoran dengan mengisi
refrigerant sampai tekanan tertentu, kemudian dilakukan pengecekan
pada katup tekan, bila terjadi penurunan tekanan maka terjadi kebocoran.
d. Mengisi refrigerant sampai berat tertentu (R-22, 900 gram ) dan
mencatat berat refrigerant yang dimasukkan ke dalam sistem.
e. Dipasang heater dengan daya 1000 W.
f. Percobaan dilakukan sebanyak 4 variasi laju pendinginan kondensor
untuk setiap refrigerant, yaitu dengan mengatur bukaan katup air dengan
debit air konstan (laju pendinginan kondensor) : ¼ (18,7429 kW), ½
(21,1876 kW), ¾ (26,0600 kW), 1 (34,3379 kW)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
g. Sistem AC domestik siap dijalankan.
h. Nyalakan power supply.
i. Menjalankan dan mencatat tiap 10 menit sistem pengkodisian udara
selama 1 jam.
j. Setelah itu, mencatat seluruh data temperatur refrigerant dan air, tekanan
refrigerant dan laju aliran massa refrigerant dan air.
k. Data diperoleh sebanyak 6 kali per bukaan katup (laju pendinginan
kondensor).
l. Mengulangi percobaan menggunakan heater dengan daya 2000 W.
m. Percobaan dilakukan sebanyak 4 variasi laju pendinginan kondensor
untuk setiap refrigerant, yaitu dengan mengatur bukaan katup air dengan
debit air konstan (laju pendinginan kondensor) : ¼ (18,7429 kW), ½
(21,1876 kW), ¾ (26,0600 kW), 1 (34,3379 kW)
n.. Mengulangi langkah (f) – (k).
o. Mengulangi percobaan menggunakan heater dengan daya 3000 W.
p. Percobaan dilakukan sebanyak 4 variasi laju pendinginan kondensor
untuk setiap refrigerant, yaitu dengan mengatur bukaan katup air dengan
debit air konstan (laju pendinginan kondensor) : ¼ (18,7429 kW), ½
(21,1876 kW), ¾ (26,0600 kW), 1 (34,3379 kW)
q. Mengulangi langkah (f) – (k).
r. Setelah melakukan pengujian, matikan semua power supply dan
mengganti refrigerant yang akan diuji, yaitu HCR-22. Untuk refrigerant
HCR-22, massa pengisian refrigerant 1/3 dari massa R-22.
s. Mengulangi langkah (a) – (r).
t. Setelah pengujian selesai matikan semua power supply.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
3.5. Teknik Analisis Data
Dari data yang telah diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis data
yaitu dengan melakukan perhitungan terhadap:
· Coefficient of Performance Refrigeration (COPo)
· Laju Pendinginan Kondensor (q)
· Kerja Kompresor (W)
· Kapasitas Refrigerasi(Wref)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
3.6. Diagram Alir Penelitian
Pengambilan data
Variasi beban pendinginan pada evaporator dan laju pendinginan pada kondensor
Hasil dari refrigerant
HFC-22
Analisa data
Hasil dari refrigerant
HCR-22
· Kapasitas Refrigerasi Sesungguhnya (q) · Coefficient of Performance Sesungguhnya (COP) · Laju Pendinginan Kondensor ( q ) · Kerja Kompresor (W)
Mulai
Persiapan : Alat penguji AC domestik, Refrigerant
R-22, Refrigerant HCR-22
· Temperatur refrigerant dan air · Tekanan refrigerant · Laju aliran volume refrigerant
dan air
Kesimpulan
Selesai
Analisa
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
BAB IV
DATA DAN ANALISIS
Pada bab ini akan dianalisis mengenai pengaruh unjuk kerja AC domestik
dengan refrigerant R-22 dan HCR-22. Pengujian ini dilakukan dengan variasi
beban pendinginan di evaporator dengan menggunakan heater dengan daya 1000
W, 2000 W dan 3000 W, serta pengaturan katup bukaan beban pendinginan di
evaporator dan pengaturan katup bukaan laju pendinginan kondensor dengan
bukaan katup air ¼ (18,7429 kW), ½ (21,1876 kW), ¾ (26,0600 kW), 1 (34,3379
kW) di masing-masing katup air di evaporator dan kondensor. Parameter yang
diambil dalam pengujian ini adalah tekanan, temperatur, laju massa refrigerant,
suhu air keluar-masuk evaporator dan suhu air keluar-masuk kondensor, arus dan
tegangan pada kompresor, serta debit air masuk evaporator dan debit air masuk
kondensor. Waktu pengujian dilakukan selama 1 jam dan diambil tiap 10 menit
agar dapat diketahui proses refrigerasi dalam sistem, yang mulai menuju ke
kondisi yang stabil.
4.1. Pengolahan Data Pengujian
4.1.1. Menentukan Temperatur dan Tekanan Sistem AC Domestik
Selama pengujian perlu diatur bukaan katup sesuai dengan variasi
pengujiannya. Di bawah ini adalah skema pengamatan suhu dan tekanan
dari pengujian refrigeran R-22 dengan variasi beban pendinginan
evaporator dan laju pendinginan kondensor :
Gambar 4.1. Skema pengukuran tekanan dan suhu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
3 2
h
P
4 1
Pkond
Pevap
4.1.2. Perhitungan Secara Ideal
Skema siklus kompresi uap standar:
Gambar 4.2. Diagram p-h siklus kompresi uap standar
Dalam perhitungan secara ideal, di bawah ini langkah-langkah perhitungan
dan asumsi-asumsi yang digunakan :
3. Kondisi refrigerant masuk kompresor adalah uap jenuh
4. Kerja kompresi isentropik ( 1 2 )
5. Katup Ekspansi (terjadi proses throttling) ( 3 4 )
6. Tidak ada perubahan energi kinetik dan energi potensial pada semua
komponen
7. Kondisi refrigerant keluar kondensor adalah cair jenuh
8. Proses pengembunan terjadi pada tekanan konstan ( 2 3 )
9. Proses penguapaan terjadi pada tekanan konstan ( 4 1 )
4.1.3. Perhitungan Secara Aktual.
Pada siklus aktual terjadi perbedaan bila dibandingkan dengan siklus
ideal, antara lain:
1. Terjadi penurunan tekanan pada proses kondensasi dan
evaporasi.
2. Terjadi kenaikan entropi pada saat proses kompresi (kompresi tak
isentropik)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
Skema siklus aktual:
Gambar 4.3. Diagram p-h siklus aktual
4.2 Perhitungan dan Analisa
4.2.1 Menghitung Laju massa refrigerant, laju pendinginan kondensor dan
enthalpi
4.2.1a. Laju massa refrigerant dari flowmeter
Sesuai dengan persamaan maka:
= r . Q (kg/s)
dimana:
r = Densitas refrigerant (kg/m3)
Q = Debit refrigerant (m3/s)
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan
pada evaporator 1000 W, bukaan katup air masuk di evaporator ¼, pada
laju pendinginan kondensor dengan bukaan katup air di kondensor ¼ :
Dari kondisi cairan sub-cooled yang melewati flowmeter diperoleh:
Debit, Q = 1,01E-05 m3/s
T = 28,1 ºC ρ = 1177,58 kg/m3
P = 1,039 MPa
Sehingga :
refm& = ρ .Q
= 1177,58 kg/m3 x 1,01E-05 m3/s
= 0,01195 kg/s
Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel refm& HCR-22
dan R-22
2’ 3’
4’
1’
refm&
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
Tabel 4.1. Laju massa refrigerant HCR-22 untuk variasi beban pendinginan
1000 W
Debit air di kondensor Q T P ρ
(m3/s) (m3/s) (oC) (kPa) (kg/m3) (kg/s)1,60E-04 1,01E-05 28,1 1039,08 1177,58 0,011951,81E-04 9,82E-06 27,5 1018,39 1180,36 0,011932,23E-04 9,69E-06 27,1 990,812 1184,1 0,011972,94E-04 9,90E-06 27,2 990,812 1184,1 0,01210
refm&
Tabel 4.2. Laju massa refrigerant HCR-22 untuk variasi beban pendinginan
2000 W
Debit air di kondensor Q T P ρ
(m3/s) (m3/s) (oC) (kPa) (kg/m3) (kg/s)1,60E-04 1,04E-05 28,2 1045,97 1176,66 0,012251,81E-04 1,04E-05 27,8 1004,6 1182,22 0,012312,23E-04 1,04E-05 27,7 1004,6 1182,22 0,012302,94E-04 1,01E-05 27,2 983,917 1185,04 0,01195
refm&
Tabel 4.3. Laju massa refrigerant HCR-22 untuk variasi beban pendinginan
3000 W
Debit air di kondensor Q T P ρ
(m3/s) (m3/s) (oC) (kPa) (kg/m3) (kg/s)1,60E-04 1,13E-05 28,9 1039,08 1177,58 0,01326
1,81E-04 1,13E-05 28,8 1004,60 1182,22 0,01333
2,23E-04 1,13E-05 28,7 1004,60 1182,22 0,01334
2,94E-04 1,10E-05 27,4 983,92 1185,0 0,01299
refm&
Tabel 4.4. Laju massa refrigerant R-22 untuk variasi beban pendinginan
1000 W
Debit air di kondensor Q T P ρ
(m3/s) (m3/s) (oC) (kPa) (kg/m3) (kg/s)1,60E-04 2,14E-05 29,6 1259,72 1149,21 0,0246
1,81E-04 2,18E-05 29,6 1240,41 1151,6 0,0251
2,23E-04 2,16E-05 29 1252,82 1150,06 0,0249
2,94E-04 2,19E-05 28,9 11,97 1150,06 0,0252
refm&
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
Tabel 4.5. Laju massa refrigerant R-22 untuk variasi beban pendinginan
2000 W
Debit air di kondensor Q T P ρ
(m3/s) (m3/s) (oC) (kPa) (kg/m3) (kg/s)1,60E-04 2,18E-05 29,3 1266,61 1148,36 0,02501,81E-04 2,20E-05 29 1266,61 1148,36 0,02532,23E-04 2,21E-05 31,1 1287,3 1145,83 0,02542,94E-04 2,21E-05 31,4 1252,82 1150,06 0,0254
refm&
Tabel 4.6. Laju massa refrigerant R-22 untuk variasi beban pendinginan
3000 W
Debit air di kondensor Q T P ρ
(m3/s) (m3/s) (oC) (kPa) (kg/m3) (kg/s)1,60E-04 2,29E-05 30,8 1314,88 1142,49 0,0262
1,81E-04 2,29E-05 29,4 1363,14 1136,73 0,0260
2,23E-04 2,26E-05 30,1 1363,14 1136,73 0,0257
2,94E-04 2,29E-05 31,7 1370,04 1135,91 0,0260
refm&
4.2.1.b. Menghitung Laju Pendinginan Kondensor
Sesuai dengan persamaan maka:
Laju Pendinginan Kondesor (q) = ρair . Qair . hair kond (kW)
dimana:
r = Densitas air di kondensor (kg/m3)
Q = Debit air di kondensor (m3/s)
hair kond = enthalpi air di kondensor (kJ/kg)
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan
pada evaporator 1000 W, bukaan katup air masuk di evaporator ¼, pada
laju pendinginan kondensor dengan bukaan katup air di kondensor ¼
diperoleh:
Suhu air, tin kond = 26,8 oC ρair = 996,624 kg/m3
Debit, Q = 1,60.10-4 m3/s hair = 112,384 kJ/kg
Sehingga ;
q = ρair .Qair . hair (kW)
= 996,624 kg/m3 x 1,60.10-4 m3/s x 112,384 kJ/kg
= 17,9495 kW
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel laju
pendinginan kondensor (q) HCR-22 dan R-22
4.2.1.c. Ideal
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,9495
kW :
Titik 1. Kondisi uap jenuh keluar evaporator P1 = 0,184 MPa h1 = hg = 438,90 kJ/kg s1 = sg = 1,7850 kJ/kg K Titik 2. Kondisi uap panas lanjut keluar kompresor P2 = 1,101 MPa h2 = 522,50 kJ/kg s2 =s1 = 1,7850 kJ/kg K Titik 3. Kondisi cairan jenuh keluar kondensor P3 = P2 = 1,101 MPa h3= hf = 178,10 kJ/kg Titik 4. Kondisi campuran uap dan cairan masuk evaporator h4 = h3 = 178,10 kJ/kg
Tabel 4.7. Enthalpi ideal HCR-22 untuk variasi beban pendinginan 1000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg K) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)17,9495 438,9 1,785 522,2 178,1 178,120,2907 436,5 1,797 520,9 174,8 174,824,9080 435,3 1,792 521,5 171,5 171,532,8200 434,8 1,792 523,8 163,1 163,1
h3 h4
Beban Pendinginan 1000 W
h1 s1 h2
Tabel 4.8. Enthalpi ideal HCR-22 untuk variasi beban pendinginan 2000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg K) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)18,0815 437,70 1,7890 523,70 172,30 172,3020,4399 436,00 1,7940 523,40 170,80 170,8025,0010 433,80 1,7900 522,20 170,00 170,0032,9425 432,40 1,7990 522,80 168,50 168,50
h4
Beban Pendinginan 2000 W
h1 s1 h2 h3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
Tabel 4.9. Enthalpi ideal HCR-22 untuk variasi beban pendinginan 3000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg K) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)17,9495 435,10 1,7920 523,20 174,50 174,5020,2907 433,80 1,7920 522,80 170,00 170,0025,0010 435,40 1,7920 524,40 173,80 173,8032,9425 431,30 1,7970 524,00 171,50 171,50
h4
Beban Pendinginan 3000 W
h1 s1 h2 h3
Tabel 4.10. Enthalpi ideal R-22 untuk variasi beban pendinginan 1000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg K) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)19,5364 240,90 0,9584 286,30 86,13 86,1322,0846 240,6 0,9572 286,7 86,11 86,1127,2114 240,6 0,966 286,7 86,11 86,1135,8550 240,1 0,9751 286,8 85,72 85,72
h4
Beban Pendinginan 1000 W
h1 s1 h2 h3
Tabel 4.11. Enthalpi ideal R-22 untuk variasi beban pendinginan 2000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg K) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)19,6026 240,9 0,961 286,9 87,45 87,4522,1594 240,6 0,9715 287,1 86,38 86,3827,3036 240,6 0,9667 287,1 86,93 86,9335,9765 240,6 0,9667 287,2 86,65 86,65
h4
Beban Pendinginan 2000 W
h1 s1 h2 h3
Tabel 4.12. Enthalpi ideal R-22 untuk variasi beban pendinginan 3000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg K) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)19,3379 240,9 0,9652 287,3 88,24 88,2421,8602 240,9 0,9652 288,2 87,71 87,7126,9349 241,2 0,9683 288,6 88,76 88,7635,4907 240,2 0,9652 288,9 89,29 89,29
h4
Beban Pendinginan 3000 W
h1 s1 h2 h3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
4.2.1.d. Aktual
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor 17,893 kW
Titik 1. Kondisi uap jenuh keluar evaporator
T1 = 22,8 ºC h1’ = 520,7 kJ/kg
P1 = 0,122 MPa
Titik 2. Kondisi uap panas aktual keluar kompresor
T2 = 94,2 ºC h2’ = 632,9 kJ/kg
P2 = 1,101 MPa
Titik 3. Kondisi cairan refrigerant keluar kondensor
T3 = 28,4 ºC h3’ = 169,7 kJ/kg
P3 = 1,059 MPa
Titik 4. Kondisi campuran uap dan cairan keluar katup ekspansi
h3’ = h4’ = 169,7 kJ/kg
Tabel 4.13. Enthalpi aktual HCR-22 untuk variasi beban pendinginan 1000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)17,9495 520,7 633,2 169,70 169,7020,2907 522,6 640,0 168,60 168,6024,9080 523,1 642,1 167,20 167,2032,8200 524,0 643,6 166,90 166,90
Beban Pendinginan 1000 W
h1' h2' h3' h4'
Tabel 4.14. Enthalpi aktual HCR-22 untuk variasi beban pendinginan 2000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)18,0815 520,4 637,2 170 17020,4399 523,2 642 168,3 168,325,0010 523,9 644 168,3 168,332,9425 525 649,2 167,8 167,8
Beban Pendinginan 2000 W
h1' h2' h3' h4'
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
Tabel 4.15. Enthalpi aktual HCR-22 untuk variasi beban pendinginan 3000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)17,9495 521 641 170,8 170,820,2907 524,7 645,6 170 17025,0010 525,2 647 169,2 169,232,9425 525,6 650 169,5 169,5
Beban Pendinginan 3000 W
h1' h2' h3' h4'
Tabel 4.16. Enthalpi aktual R-22 untuk variasi beban pendinginan 1000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)19,5364 271,5 326,9 85,2 85,222,0846 271,8 327,5 85,72 85,7227,2114 271,9 328,2 84,94 84,9435,8550 271,7 328,5 85,94 85,94
Beban Pendinginan 1000 W
h1' h2' h3' h4'
Tabel 4.17. Enthalpi aktual R-22 untuk variasi beban pendinginan 2000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)19,6026 269,9 328,4 84,04 84,0422,1594 272 331,5 83,27 83,2727,3036 272,7 333 84,81 84,8135,9765 273,2 332,9 87,3 87,3
Beban Pendinginan 2000 W
h1' h2' h3' h4'
Tabel 4.18. Enthalpi aktual R-22 untuk variasi beban pendinginan 3000 W
LajuPendinginanKondensor
(kW) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)19,3379 272,5 335,6 85,71 85,7121,8602 272,2 335,5 85,3 85,326,9349 272,4 337,4 81,2 81,235,4907 272,3 337,3 81,4 81,4
Beban Pendinginan 3000 W
h1' h2' h3' h4'
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
4.2.2 Perhitungan Ideal
4.2.2.1. Kapasitas Refrigerasi
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,893
kW
Qevap = . (h1-h4) (kW)
dimana:
= Laju aliran massa refrigerant (kg/s)
h1 = Enthalpi refrigerant keluar evaporator (kJ/kg)
h4 = Enthalpi refrigerant masuk evaporator (kJ/kg)
jadi :
Qevap = . (h1-h4)
= 0,02182 kg/s x (438,9-178,1) kJ/kg
= 3,12 kW
4.2.2.2. Laju Pelepasan Kalor
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,893
kW
Qkond = . (h2-h3) (kW)
dimana :
= Laju aliran massa refrigerant (kg/s)
h2 = Enthalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg)
h3 = Enthalpi refrigerant keluar kondensor (kJ/kg)
jadi :
Qkond = . (h2-h3)
= 0,0119 kg/s x (522,5– 178,1) kJ/kg
= 4,1155 kW
4.2.2.3. Daya Kompresor
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,893
kW
Wkomp = . (h2 – h1)
= 0,0119 kg/s x (522,50-238,90) kJ/kg
= 0,999 kW
refm&
refm&
refm&
refm&
refm&
refm&
refm&
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
49
4.2.2.4. COPR
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,893
kW, Sehingga :
COPR = = = 3,13
Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel kapasitas
refrigerasi ideal, laju pelepasan kalor ideal, daya kondensor ideal dan
COPR ideal R-22 sebagai berikut :
Tabel 4.19. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Ideal, Laju Pelepasan Kalor
Ideal, Daya Kompresor Ideal dan COPR Ideal Refrigeran HCR-
22 untuk Variasi Beban Pendinginan 1000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
Qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
17,9495 3,13 4,13 1,03 3,1320,2907 3,14 4,15 1,05 3,1024,9080 3,17 4,20 1,06 3,0632,8200 3,26 4,33 1,08 3,05
Beban Pendinginan 1000 W
COPR
Tabel 4.20. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Ideal, Laju Pelepasan
Kalor Ideal, Daya Kompresor Ideal dan COPR Ideal Refrigeran HCR-22
untuk Variasi Beban Pendinginan 2000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
18,0815 3,18 4,22 1,03 3,0920,4399 3,18 4,23 1,05 3,0325,0010 3,17 4,23 1,06 2,9832,9425 3,17 4,25 1,08 2,92
Beban Pendinginan 2000 W
COPR
h1 – h4
h2 – h1
438,9 – 178,1
522,5– 438,9
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
50
Tabel 4.21. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Ideal, Laju Laju Pelepasan
Kalor Ideal, Daya Kompresor Ideal dan COPR Ideal Refrigeran HCR-22
untuk Variasi Beban Pendinginan 3000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
Qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
17,9495 3,45 4,62 1,17 2,9620,2907 3,52 4,70 1,19 2,9625,0010 3,49 4,68 1,19 2,9432,9425 3,37 4,58 1,20 2,80
Beban Pendinginan 3000 W
COPR
Tabel 4.22. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Ideal, Laju Pelepasan
Kalor Ideal, Daya Kompresor Ideal dan COPR Ideal Refrigeran R-22 untuk
Variasi Beban Pendinginan 1000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
Qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
19,5364 3,87 5,00 1,14 3,4122,0846 3,86 5,01 1,15 3,3527,2114 3,86 5,01 1,15 3,3535,8550 3,86 5,03 1,17 3,31
Beban Pendinginan 1000 W
COPR
Tabel 4.23. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Ideal, Laju Pelepasan Kalor
Ideal, Daya Kompresor Ideal dan COPR Ideal Refrigeran R-22
untuk Variasi Beban Pendinginan 2000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
Qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
19,6026 3,84 4,99 1,15 3,3422,1594 3,90 5,08 1,18 3,3227,3036 3,90 5,08 1,18 3,3035,9765 3,90 5,09 1,18 3,30
Beban Pendinginan 2000 W
COPR
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
51
Tabel 4.24. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Ideal, Laju Pelepasan Kalor
Ideal, Daya Kompresor Ideal dan COPR Ideal Refrigeran R-22
untuk Variasi Beban Pendinginan 3000 W Laju Pendinginan
Kondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya KompresorQkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
19,3379 4,00 5,14 1,215 3,2921,8602 3,99 5,19 1,232 3,2426,9349 3,92 5,21 1,219 3,2235,4907 3,92 5,22 1,266 3,10
Beban Pendinginan 3000 W
COPR
4.2.3. Perhitungan Aktual
4.2.3.1. Kapasitas Refrigerasi
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,893
kW
Qevap = . (h1’-h4’) (kW)
dimana:
= Laju aliran massa refrigerant (kg/s)
h1’ = Enthalpi refrigerant keluar evaporator (kJ/kg)
h4’ = Enthalpi refrigerant keluar katup ekspansi (kJ/kg)
jadi :
Qevap = . (h1’-h4’)
= 0,021828 kg/s x (271,2-84,29) kJ/kg
= 4,19 kW
4.2.3.2. Laju Pelepasan Kalor
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,893
kW
Qkond = . (h2’-h3’) (kW)
dimana:
= Laju aliran massa refrigerant (kg/s)
h2’ = Enthalpi refrigerant keluar evaporator (kJ/kg)
h3’ = Enthalpi refrigerant masuk evaporator (kJ/kg)
jadi :
refm&
refm&
refm&
refm&
refm&
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
52
Qkond = . (h2’-h3’)
= 0,0119 kg/s x (632,9– 169,7) kJ/kg
= 5,535 kW
4.2.3.3. Daya Kompresor
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,893
kW
Wkomp = . (h2’ – h1’)
= 0,0119 kg/s x (632,9- 520,7) kJ/kg
= 1,341 kW
4.2.3.4. COPR
Data pengujian refrigerant HCR-22 dengan beban pendinginan pada
evaporator 1000 W, pada laju pendinginan kondensor sebesar 17,893
kW, sehingga ;
COPR= = = 3,12
Analogi dengan perhitungan diatas, maka diperoleh tabel kapasitas
refrigerasi aktual, laju pelepasan kalor aktual, daya kondensor aktual dan
COPR aktual R-22 sebagai berikut :
Tabel 4.25. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Aktual, Laju Pelepasan
Kalor Aktual, Daya Kompresor Aktual dan COPR Aktual
Refrigeran HCR-22 untuk Variasi Beban Pendinginan 1000 W Laju Pendinginan
Kondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya KompresorQkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
17,9495 6,22 5,54 1,34 3,1220,2907 6,06 5,47 1,36 3,0224,9080 6,00 5,45 1,36 2,9932,8200 6,15 5,59 1,40 2,99
Beban Pendinginan 1000 W
COPR
h1’ – h4’
h2’ – h1’
520,7– 169,7
632,9– 520,7
refm&
refm&
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
53
Tabel 4.26. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Aktual, Laju Pelepasan
Kalor Aktual, Daya Kompresor Aktual dan COPR Aktual Refrigeran HCR-
22 untuk Variasi Beban Pendinginan 2000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
Qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
18,0815 4,29 5,72 1,430 3,0020,4399 4,37 5,75 1,462 2,9925,0010 4,37 5,85 1,478 2,9632,9425 4,27 5,82 1,485 2,88
Beban Pendinginan 2000 W
COPR
Tabel 4.27. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Aktual, Laju Pelepasan
Kalor Aktual, Daya Kompresor Aktual dan COPR Aktual Refrigeran HCR-
22 untuk Variasi Beban Pendinginan 3000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
Qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
17,9495 4,64 6,23 1,59 2,9220,2907 4,73 6,34 1,61 2,9325,0010 4,75 6,37 1,62 2,9232,9425 4,63 6,24 1,62 2,86
Beban Pendinginan 3000 W
COPR
Tabel 4.28. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Aktual, Laju Pelepasan
Kalor Aktual, Daya Kompresor Aktual dan COPR Aktual Refrigeran R-22
untuk Variasi Beban Pendinginan 1000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
Qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
19,5364 4,59 5,96 1,37 3,3622,0846 4,66 6,06 1,40 3,3427,2114 4,65 6,06 1,40 3,3235,8550 4,68 6,11 1,43 3,27
Beban Pendinginan 1000 W
COPR
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
54
Kapasitas Refrigerasi Ideal HCR-22 vs R-22
3,003,103,203,303,403,503,603,703,803,904,004,10
18,7429 21,1876 26,0600 34,3379Laju Pendinginan Kondensor (kW)
Kap
asit
as R
efri
ger
asi (
kW)
HCR-22 1000 W HCR-22 2000 W HCR-22 3000 W
R-22 1000 W R-22 2000 W R-22 3000 W
Tabel 4.29. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Aktual, Laju Pelepasan
Kalor Aktual, Daya Kompresor Aktual dan COPR Aktual
Refrigeran R-22 untuk Variasi Beban Pendinginan 2000 W Laju Pendinginan
Kondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya KompresorQkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
19,6026 4,65 6,11 1,462 3,1822,1594 4,77 6,23 1,505 3,1727,3036 4,77 6,28 1,530 3,1235,9765 4,72 6,30 1,514 3,11
Beban Pendinginan 2000 W
COPR
Tabel 4.30. Perhitungan Kapasitas Refrigerasi Aktual, Laju Pelepasan
Kalor Aktual, Daya Kompresor Aktual dan COPR Aktual Refrigeran R-22
untuk Variasi Beban Pendinginan 3000 W
Laju PendinginanKondensor Kapasitas Refrigerasi Laju Pelepasan Kalor Daya Kompresor
Qkond Qevap Qkond Wkomp(kW) (kW) (kW) (kW)
19,3379 4,86 6,50 1,64 2,9621,8602 4,86 6,51 1,65 2,9526,9349 4,97 6,66 1,69 2,9435,4907 4,96 6,65 1,69 2,94
Beban Pendinginan 3000 W
COPR
4.2.4.a. Analisis Pengaruh Laju Pendinginan Kondensor terhadap Kapasitas
Refrigerasi dengan R22 dan HCR-22
Gambar 4.4. Grafik Laju Pendinginan Kondensor vs Kapasitas Refrigerasi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
55
Kapasitas Refrigerasi Aktual HCR-22 vs R-22
4,004,104,204,304,404,504,604,704,804,905,00
18,7429 21,1876 26,0600 34,3379Laju Pendinginan Kondensor (kW)
Kap
asit
as R
efri
ger
asi (
kW)
HCR-22 1000 W HCR-22 2000 W HCR-22 3000 W
R-22 1000 W R-22 2000 W R-22 3000 W
Gambar 4.5. Grafik Laju Pendinginan Kondensor vs Kapasitas Refrigerasi
Pada mesin pendingin, tinggi rendahnya kapasitas refrigerasi dipengaruhi
oleh kemampuan evaporator dalam menyerap kalor dari lingkungan, semakin
tinggi penyerapan suhunya maka semakin tinggi juga kapasitasnya
(Stoeker,1996).
Gambar 4.4 dan 4.5 menunjukkan semakin besar pembebanan maka
semakin besar pula nilai kapasitas refrigerasinya, kondisi ini dikarenakan
tingginya enthalpi pada sisi masuk kompresor yang diakibatkan oleh kenaikan
suhu akibat pembebanan panas yang lebih besar pada evaporator sehingga tingkat
penyerapan panas refrigerant semakin besar.
Pada grafik HCR-22 dan R-22 juga dapat dilihat bahwa kapasitas refrigerasi
untuk R-22 lebih besar 16% untuk perhitungan secara ideal dan 8% untuk
perhitungan secara aktual dibandingkan dengan kapasitas refrigerasi dengan
refrigerant HCR-22. Hal ini dikarenakan tingginya laju massa untuk R-22
sehingga berpengaruh pada peningkatan kapasitas refrigerasinya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
56
Laju Pelepasan Kalor Ideal HCR-22 vs R-22
4,00
4,10
4,20
4,30
4,40
4,50
4,604,70
4,80
4,90
5,00
5,10
5,20
5,30
18,7429 21,1876 26,0600 34,3379Laju Pendinginan Kondensor (kW)
Laj
u P
elep
asan
Kal
or
(kW
)
HCR-22 1000 W HCR-22 2000 W HCR-22 3000 W
R-22 1000 W R-22 2000 W R-22 3000 W
Laju Pelepasan Kalor Aktual HCR-22 vs R-22
5,305,405,505,605,705,805,906,006,106,206,306,406,506,606,70
18,7429 21,1876 26,0600 34,3379Laju Pendinginan Kondensor (kW)
Laj
u P
elep
asan
Kal
or
(kW
)
HCR-22 1000 W HCR-22 2000 W HCR-22 3000 W
R-22 1000 W R-22 2000 W R-22 3000 W
4.2.4.b. Analisis Laju Pendinginan Kondensor terhadap Laju Pelepasan
Kalor Dengan R22 dan HCR-22
Gambar 4.6. Grafik Laju Pendinginan Kondensor vs Laju Pelepasan Kalor
Gambar 4.7. Grafik Laju pendinginan Kondensor vs Laju Pelepasan Kalor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
57
Daya Kompresor Ideal HCR-22 vs R-22
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
18,7429 21,1876 26,0600 34,3379Laju Pendinginan Kondensor (kW)
Day
a K
om
pre
sor
(kW
)
HCR-22 1000 W HCR-22 2000 W HCR-22 3000 W
R-22 1000 W R-22 2000 W R-22 3000 W
Pada sistem refrigerasi tinggi rendahnya laju pelepasan kalor kebanyakan
dipengaruhi oleh laju massa refrigerant yang masuk kompresor dan kemampuan
kondensor dalam melepas kalor dari sistem ke lingkungan. Untuk mesin
pendingin dengan menggunakan kompresor hermetik, tingkat laju pelepasan
kalornya lebih tinggi karena ada penyerapan panas oleh refrigerant yang
disebabkan ketidak efisiensinya motor listrik (Stoeker,1996).
Pada Gambar 4.6 dan 4.7 dapat dilihat terjadinya kenaikan laju pelepasan
kalor seiring dengan peningkatan pembebanan, kondisi ini dipengaruhi oleh
tingginya suhu keluar pada sisi kompresor sehingga entalpi keluar kompresor
meningkat. Penggunaan refrigerant yang berbeda juga mempengaruhi laju
pendinginan, seperti pada grafik perbandingan HCR-22 dengan R-22 di atas yang
menunjukan tingkat kenaikan laju pelepasan panas untuk R-22 relatif lebih tinggi
sebesar 14 % untuk perhitungan secara ideal dan 7 % untuk perhitungan secara
aktual dari HCR-22. Hal ini disebabkan oleh laju massa refrigerant pada R-22
yang lebih tinggi dibandingkan HCR-22.
4.2.4.c. Analisis Laju Pendinginan Kondensor Terhadap Daya Kompresor
Dengan R22 dan HCR-22
Gambar 4.8. Grafik Laju Pendinginan Kondensor vs Daya Kompresor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
58
Daya Kompresor Aktual HCR-22 vs R-22
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
1,75
18,7429 21,1876 26,0600 34,3379Laju Pendinginan Kondensor (kW)
Day
a K
om
pre
so
r (k
W)
HCR-22 1000 W HCR-22 2000 W HCR-22 3000 W
R-22 1000 W R-22 2000 W R-22 3000 W
Gambar 4.9. Grafik Laju Pendinginan Kondensor vs Daya Kompresor
Daya kompresor merupakan hasil kali dari laju massa refrigerant dengan
selisih enthalpi dari sisi masuk dan keluar kompresor, tingkat daya yang
dibutuhkan dari penelitian pada sistem refrigerasi ini, dipengaruhi beberapa faktor
dari semua elemen sistem tersebut, dimana tiap-tiap elemen saling terkait.
Faktor yang berpengaruh antara lain yaitu tinggi rendahnya laju massa
refrigerant yang masuk kompresor sehingga berpengaruh pada pembebanan
kompresor pada waktu terjadi siklus kompresi. Gambar 4.8 dan 4.9 menunjukkan
bahwa semakin tinggi tingkat pembebanan pada evaporator berpengaruh terhadap
kenaikan daya yang dibutuhkan sistem dalam melakukan kerja, kondisi ini
dikarenakan semakin besarnya selisih entalpi yang masuk dengan yang keluar
kompresor, sehingga daya kompresor menjadi besar.
Pada sistem refrigerasi yang menggunakan HCR-22 dan R-22 juga terjadi
perbedaan tingkat pemakaian daya. Tingkat pemakaian daya untuk HCR-22 relatif
kecil dibanding R-22 yaitu sebesar 8 % untuk perhitungan secara ideal dan 3 %
untuk perhitungan secara aktual. Hal ini disebabkan karena laju massa refrigerant
HCR-22 dalam melakukan siklus kompresi uap lebih sedikit dibandingkan
dengan R-22.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
59
COP Ideal HCR-22 vs R-22
2,702,752,802,852,902,953,003,053,103,153,203,253,303,353,403,453,50
18,7429 21,1876 26,0600 34,3379
Laju Pendinginan Kondensor (kW)
CO
P
HCR-22 1000 W HCR-22 2000 W HCR-22 3000 W
R-22 1000 W R-22 2000 W R-22 3000 W
COP Aktual HCR-22 vs R-22
2,80
2,85
2,90
2,95
3,00
3,05
3,10
3,15
3,20
3,25
3,30
3,35
3,40
18,7429 21,1876 26,0600 34,3379
Laju Pendinginan Kondensor (kW)
CO
P
HCR-22 1000 W HCR-22 2000 W HCR-22 3000 W
R-22 1000 W R-22 2000 W R-22 3000 W
4.2.4.d. Analisis Laju Pendinginan Kondensor Terhadap COPR dengan R-22
dan HCR-22
Gambar 4.10. Grafik Laju Pendinginan Kondensor vs COP Ideal
Gambar 4.11. Grafik Laju Pendinginan kondensor vs COP aktual
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
60
Gambar 4.10 dan 4.11 menunjukkan grafik COPaktual dan COPR ideal
terhadap variasi beban pendinginan di evaporator dan laju pendinginan di
kondensor menunjukan bahwa terjadi penurunan COP baik untuk ideal sebesar 9
% maupun aktual sebesar 5 %. Kondisi ini disebabkan karena kenaikan daya yang
dibutuhkan kompresor waktu melakukan kerja, hal ini bisa dilihat dari kenaikan
enthalpi pada sisi keluar kompresor yang ditunjukan pada Gambar 4.12 dan 4.13
baik dengan refrigerant R-22 maupun HCR-22.
Untuk variasi beban pendinginan di evaporator maupun laju pendinginan di
kondensor dapat dianalisis terjadi tren penurunan COPnya yang diakibatkan
semakin besar beban pendinginan di evaporator maupun laju pendinginan di
kondensor yang berakibat terjadi penambahan beban pendinginan karena
bertambahnya laju massa air yang masuk ke sistem.
Perbandingan HCR-22 dan R-22 pada Gambar 4.10 dan 4.11 menunjukkan
bahwa COP ideal dan aktual HCR-22 lebih kecil dari R-22. Hal ini terjadi karena
meskipun daya kompresor pada HCR-22 lebih kecil dibandingkan daya
kompresor pada R-22, tetapi kapasitas refrigerasi R-22 jauh lebih tinggi
dibandingkan kapasitas refrigerasi HCR-22.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
61
BAB V
KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan analisa data yang telah dilakukan,
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Semakin besar pembebanan, semakin besar pula nilai kapasitas
refrigerasinya.sehingga nilai penyerapan panas akan semakin tinggi.
2. Dengan bertambahnya pembebanan, maka akan terjadi kenaikan laju
pelepasan kalor. Penggunaan refrigerant yang berbeda juga
mempengaruhi laju pendinginan. Pelepasan panas untuk refrigerant R-
22 relatif lebih tinggi dibandingkan HCR-22. hal ini karena laju massa
refrigerant R-22 lebih tinggi dibandingkan HCR-22.
3. Semakin tinggi tingkat pembebanan pada evaporator berpengaruh
terhadap kenaikan daya yang dibutuhkan sistem dalam melakukan kerja.
Tingkat pemakaian daya untuk HCR-22 relatif kecil dibanding R-22,
penyebabnya adalah laju massa refrigerant HCR-22 dalam melakukan
siklus kompresi uap lebih sedikit dibandingkan dengan R-22.
4. Variasi beban pendinginan di evaporator dan laju pendinginan di
kondensor menunjukan bahwa terjadi penurunan COP baik untuk ideal
maupun aktual. COP ideal dan aktual HCR-22 lebih kecil dari R-22. Hal
ini terjadi karena meskipun daya kompresor pada HCR-22 lebih kecil
dibandingkan daya kompresor pada R-22, tetapi kapasitas refrigerasi R-
22 jauh lebih tinggi dibandingkan kapasitas refrigerasi HCR-22.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
62
5.2. Saran
Berdasarkan pengalaman yang diperoleh dari penelitian ini,
direkomendasikan beberapa saran sebagai berikut:
1. Sebelum menjalankan sistem pendingin dengan HCR22 dan R22,
pemvakuman yang lama semakin baik untuk menjaga kerja mesin lebih
optimal.
2. Sebelum mengganti refrigeran dari R22 ke HCR22 disarankan
melakukan pengetapan oli kompresor.
3. Karena sifat HCR22 yang mudah terbakar, perlu diatur tata letak mesin
pendingin sejauh mungkin dari sumber panas dan dijaga sirkulasi
udaranya.