mesin penyejuk udara lokal menggunakan komponen kulkas ... · lokal menggunakan komponen mesin...
TRANSCRIPT
i
MESIN PENYEJUK UDARA LOKAL MENGGUNAKAN KOMPONEN KULKAS DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK
DAN ICE PACK
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh
N. REO SANJAYA SAPUTRA
NIM : 135214032
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
LOCAL AIR CONDITIONER MADE BY USING REFRIGERATOR’S COMPONENT WITH 1/5 PK
COMPRESSION POWER AND ICE PACK
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By
N. REO SANJAYA SAPUTRA
Student Number : 135214032
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2018
ii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Udara adalah suatu energi yang berasal dari alam semua mahluk hidup membutuhkan udara. Terlebih pada manusia udara tidak hanya digunakan untuk bernapas tetapi udara dapat juga mempengaruhi tingkat kenyamanan. Udara dingin dalam suatu ruangan mampu menambah tingkat kenyamanan seseorang terlebih dalam melakukan pekerjaan yang menguras energi. Tujuan dari penelitian ini adalah: (a) Merancang dan merakit mesin penyejuk udara lokal menggunakan komponen mesin kulkas dengan daya kompresor 1/5 PK dan ice pack. (b) Mengetahui nilai tertinggi COPaktual, COPideal, dan efisiensi. (c) Mengetahui lamanya waktu mesin penyejuk udara lokal menghasilkan suhu udara dibawah atau sama dengan 23,5 oC.
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Mesin penyejuk udara lokal bekerja dengan siklus kompresi uap. Mesin penyejuk udara lokal yang di rancang menggunakan daya kompresor 1/5 PK, sedangkan komponen lain seperti kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator menyesuaikan dengan besarnya daya pada kompresor. Mesin dirancang dengan ukuran p x l x t : 67 cm x 46 cm x 117 cm. Penelitian pada mesin penyejuk udara lokal dilakukan dengan variasi : (a) tanpa menggunakan ice pack, (b) menggunakan 7 ice pack, (c) menggunakan 15 ice pack.
Hasil dari penelitian dapat disimpulkan bahwa (a) mesin penyejuk udara lokal menggunakan komponen mesin kulkas dengan daya kompresor 1/5 PK dan ice pack berhasil dibuaat dan dapat bekerja dengan baik. (b) Nilai tertinggi COPaktual yang dicapai yaitu 3,12 pada variasi tanpa menggunakan ice pack, nilai tertinggi COPideal yang dicapai yaitu 4,94 pada variasi tanpa menggunakan ice pack dan nilai efisiensi tertinggi yang dicapai yaitu 63,1% pada variasi tanpa menggunakan ice pack.(c) Waktu yang dibutuhkan mesin penyejuk udara lokal untuk mencapai suhu 23,5 oC pada variasi menggunakan 7 ice pack memerlukan waktu 280 menit dengan kondisi suhu awal 22,4 oC. Pada variasi menggunakan 15 ice pack memerlukan waktu 420 menit dengan kondisi suhu awal 21,3 oC.
Kata Kunci : Mesin penyejuk udara, Siklus Kompresi Uap, P-h Diagram, Ice
pack, COP.
vii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Air is an energy that comes from nature and is needed by all living creature. Especially for human, air is not only for breathing but also can affect the level of being comfort. Cool air in a room can increase the level of being comfort in working that needs much energy. The aim of this study is: (a) designing and crafting local air conditioner by using the component of refrigerator with 1/5 PK compression power and ice pack, identifying the highest score of actual COP, ideal COP, and the efficiency rate, identifying the needed time for the local air conditioner to produce the temperature under or as same as 23,5 oC.
This research is conducted in Laboratorium Perpindahan Panas Teknik Mesin, Sanata Dharma University, Yogyakarta. The way the air conditioner works is as same as the steam compression cycle. The designed local air conditioner uses 1/5 PK compression power, while other components such as compressor, condenser, capillary pipe, evaporator are crafted according to the power rate of the compressor. The machine is designed with the size of p x l x t: 67 cm x 46 cm x 117 cm. The research on local air conditioner is conducted by using three variations of experiment: (a) by not using ice pack, (b) by using 7 ice pack, (c) by using 15 ice pack.
The result of the research concludes that (a) local air conditioner made by using refrigerator’s component with 1/5 PK compression power and ice pack can be crafted and works well; (b) the highest score of actual COP that is accomplished is 3,12 in the experiment without using ice pack, the highest score of ideal COP that is accomplished is 4,94 in the experiment without using ice pack, and the highest efficiency rate that is accomplished is 61,14% in the experiment of using 7 ice pack. (c) the needed time for the local air conditioner to produce the temperature of 23,5 oC in the experiment of using 7 ice pack is 280 minutes with the beginning temperature of 22,4 oC, and it needs 420 minutes with beginning temperature of 21,3 oC in the experiment of using 15 ice pack.
Keywords: Air Conditioner, Steam Compression Cycle, P-h Diagram, Ice pack, COP.
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi yang merupakan salah satu
syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta ini dapat
terselesaikan dengan baik dan lancar.
Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan ini merupakan penelitian
yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan banyak hal,
seperti pembuatan mesin penyejuk udara lokal, pengujian, pengambilan data, dan
melakukan pembahasan solusi terhadap masalah yang dihadapi.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan
skripsi berjudul “Mesin penyejuk udara lokal menggunakan komponen mesin
kulkas dengan daya kompresor 1/5 PK dan ice pack” ini melibatkan banyak pihak.
Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,
Yogyakarta dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah
dengan sabar, tekun, tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran
memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat
berharga kepada penulis selama menyusun Skripsi.
ix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
3. Raden Benedictus DwisenoWihadi S.T.,M.Si., selaku Dosen Pembimbing
Akademik.
4. Seluruh Pengajar Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta yang telah mendidik dan
memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam
penyusunan Skripsi ini.
5. Rekan-rekan mahasiswa Prodi Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak
dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan
Skripsi ini.
6. Orang tua penulis yang telah memberikan dukungan, baik secara materi
maupun spiritual.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini
masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan
masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.
Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima
kasih.
Yogyakarta, 25 Januari 2018
Penulis
x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI Hal
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ..................... 4
2.1 Dasar Teori ........................................................................ 4
2.1.1 Mesin Penyejuk Udar ................................................... 4
2.1.2 Sistem Kompresi Uap ................................................... 8
2.1.3 Perhitungan Siklus Kompresi Uap ............................... 12
2.1.4 Psychometric Chart ..................................................... 15
2.1.5 Komponen Mesin Pendingin Siklus Kompresi ........ 26
Uap
2.2 Tinjauan Pustaka .............................................................. 39
HALAMAN JUDUL ................................................................................... i
TITLE PAGE ............................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................ v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA .......
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
vi
ABSTRAK .................................................................................................. vii
ABSTRACT .................................................................................................. viii
KATA PENGANTAR ................................................................................ ix
DAFTAR ISI ............................................................................................... xi
xiv
xvii
BAB I PENDAHULUAN .................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ..................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ..............................................................
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................
2
2
1.4 Batasan Masalah ................................................................. 2
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................. 3
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. DAFTAR TABEL .......................................................................................
xi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
BAB III PEMBUATAN ALAT ............................................................... 44
3.1 Persiapan Komponen Utama Mesin Penyejuk Udara ..... 44
Lokal
3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Penyejuk ...... 48
Udara Lokal
3.3 Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal ........................ 53
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ................................................ 58
4.1 Objek Penelitian ............................................................... 58
4.2 Posisi Alat Ukur Dalam Penelitian .................................. 59
4.3 Alat Bantu Penelitian ....................................................... 60
4.4 Alur Penelitian ................................................................. 63
4.5 Variasi Penelitian ............................................................. 63
4.6 Cara Pengambilan Data .................................................... 64
4.7 Cara Mengolah Data ........................................................ 65
4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran ...................... 66
BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN ......... 67
PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian ................................................................ 67
5.2 Pengolahan Data Hasil Penelitian .................................... 69
5.3 Pembahasan ...................................................................... 84
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ................................................. 90
6.1 Kesimpulan ...................................................................... 90
6.2 Saran ................................................................................. 91
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 92
LAMPIRAN .................................................................................................. 96
a. Lampiran 1 P-h diagram variasi tanpa menggunakan............ 96
ice pack menit ke 20
b. Lampiran 2 P-h diagram variasi tanpa menggunakan.............97
ice pack menit ke 40
c. Lampiran 3 P-h diagram variasi tanpa menggunakan.............98
ice pack menit ke 60
xii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
d. Lampiran 4 P-h diagram variasi tanpa menggunakan........... 99
ice pack menit ke 80
e. Lampiran 5 P-h diagram variasi tanpa menggunakan........... 100
ice pack menit ke 100
f. Lampiran 6 P-h diagram variasi tanpa menggunakan............ 101
ice pack menit ke 120
g. Lampiran 7 P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack........ 102
menit ke 60
h. Lampiran 8 P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack........ 103
menit ke 120
i. Lampiran 9 P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack........ 104
menit ke 180
j. Lampiran 10 P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack...... 105
menit ke 240
k. Lampiran 11 P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack...... 106
menit ke 280
l. Lampiran 12 P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack..... 107
menit ke 80
m. Lampiran 13 P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack..... 108
menit ke 160
n. Lampiran 14 P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack..... 109
menit ke 240
o. Lampiran 15 P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack..... 110
menit ke 320
p. Lampiran 16 P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack..... 111
menit ke 420
xiii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mesin Penyejuk Udara Lokal ................................................... 5
Gambar 2.2 AC Split Wall, AC Standding Floor, AC Cassete, AC Split.......
Duct / Central, AC VRV
6
Gambar 2.3 Skematik rangkaian komponen siklus kompresi uap ............... 8
Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram P-h .................................... 9
Gambar 2.5 Siklus kompresi uap pada diagram T-s .................................... 9
Gambar 2.6 Psychrometric Chart ................................................................ 15
Gambar 2.7 Dry bulb temperature ............................................................... 16
Gambar 2.8 Wet bulb temperature ............................................................... 17
Gambar 2.9 Dew point temperature ............................................................. 17
Gambar 2.10 Relative humidity ...................................................................... 18
Gambar 2.11 Enthalpy ................................................................................... 18
Gambar 2.12 Proses – proses pada psychrometric chart ............................... 19
Gambar 2.13 Proses cooling dan dehumidifying ............................................ 20
Gambar 2.14
Gambar 2.15
Gambar 2.16
Gambar 2.17
Gambar 2.18
Gambar 2.19
Gambar 2.20
Gambar 2.21
Gambar 2.22
Gambar 2.23
Gambar 2.24
Gambar 2.25
Gambar 2.26
Gambar 2.27
Proses pemanasan .................................................................... Proses cooling and humidifying ...............................................
Proses pendinginan ..................................................................
Proses humidifying ...................................................................
Proses dehumidifying ...............................................................
Proses heating and dehumidifying ...........................................
Proses heating and humidifying ............................................... Kondisi ruangan evaporator ..................................................... Kompresor hermetik ................................................................
Kompresor semi hermetik ........................................................
kondensor berpendingin udara .................................................
kondensor berpendingin air ......................................................
Kondensor berpendingin udara dengan 12 U ...........................
Pipa kapiler ..............................................................................
21
21
22
23
23
24
24
25
28
29
31
32
32
33
xiv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 2.28
Gambar 2.29
Gambar 2.30
Gambar 2.31
Gambar 2.32
Gambar 2.33
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Gambar 3.11
Gambar 3.12
Gambar 3.13
Gambar 3.14
Gambar 3.15
Gambar 3.16
Gambar 3.17
Gambar 3.18
Gambar 3.19
Gambar 3.20
Gambar 3.21
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Evaporator kering .....................................................................
Evaporator basah ......................................................................
Evaporator Sirip .......................................................................
Thermostat ...............................................................................
Filter .........................................................................................
Refrigeran R134a .....................................................................
Kompresor ................................................................................
Kondensor ................................................................................
Pipa kapiler ..............................................................................
Evaporator ................................................................................
Filter .........................................................................................
Tabung berisi refrigeran R134a ...............................................
Pemotong pipa (tube cutter) .....................................................
Pelebar pipa (tube expander) ...................................................
Manifold gauge ........................................................................
Thermostat ...............................................................................
Kipas (Fan) ..............................................................................
Alat las .....................................................................................
Pompa vakum ...........................................................................
Alumunium ..............................................................................
Acrylic ......................................................................................
Styrofoam .................................................................................
Pemasangan kompresor dengan kondensor .............................
Pemasangan evaporator ............................................................
Pengisian refigeran R134a .......................................................
Pemasangan kipas input ..........................................................
Pemasangan saklar on/off kompresor dan kipas ......................
Mesin penyejuk udara lokal .....................................................
Posisi alat ukur pada mesin penyejuk udara lokal ...................
Termokopel dan penampilsuhu digital .....................................
Stopwatch .................................................................................
34
35
36
27
37
38
44
45
46
46
47
48
48
49
50
50
51
51
52
52
53
53
54
55
56
56
57
58
59
61
61
xv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.7
Gambar 5.1
Gambar 5.2
Gambar 5.3
Gambar 5.4
Gambar 5.5
Gambar 5.6
Gambar 5.7
Gambar 5.8
Termometer bola basahdan bola kering ...................................
Ice pack ....................................................................................
alur pembuatan dan penelitian mesin penyejuk udara lokal ....
P-h diagram dengan variasi tanpa ice pack menit ke 20 ..........
Suhu udara yang dihasilkan dari 3 variasi ...............................
Perbandingan Win dari 3 variasi ...............................................
Perbandingan Qout dari 3 variasi ..............................................
Perbandingan Qin dari 3 variasi ................................................
Perbandingan COPaktual dari 3 variasi ......................................
Perbandingan COPideal dari 3 variasi ........................................
Perbandingan efisiensi (Ƞ) dari 3 variasi .................................
62
62
63
71
83
84
85
86
86
87
88
xvi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Tabel 4.2.
Tabel 5.1
Tabel 5.2
Tabel 5.3
Tabel 5.4
Tabel 5.5
Tabel 5.6
Tabel 5.7
Tabel 5.8
Tabel 5.9
Tabel 5.10
Tabel 5.11
Tabel 5.12
Tabel 5.13
Tabel 5.14
Variasi penelitian .............................................................................
Tabel pencatatan hasil pengujian alat ...........................................
Hasil data dari percobaan tanpa menggunakan ice pack ...............
Hasil data dari percobaan dengan menggunakan 7 ice pack .........
Hasil data dari percobaan dengan menggunakan 15 ice pack .......
Hasil variasi 1 tanpa menggunakan ice pack yang telah ...............
dikonversikan dari satuan psi ke satuan bar
Hasil variasi 2 menggunakan 7 ice pack yang telah ......................
dikonversikan dari satuan psi ke satuan bar
Hasil variasi 3 menggunakan 15 ice pack yang ............................
telah dikonversikan dari satuan psi ke satuan bar
Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan ............
variasi tanpa menggunakan ice pack.
Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan ............
variasi menggunakan 7 ice pack.
Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan ............
variasi menggunakan 15 ice pack.
Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi ..........
tanpa menggunakan ice pack.
Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan ......................
variasi menggunakan 7 ice pack.
Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan ......................
variasi menggunakan 15 ice pack.
Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) ..............
tanpa menggunakan ice pack.
Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) ................
dengan menggunakan 7 ice pack.
64
65
67
68
68
70
70
71
72
72
73
73
73
74
75
75
xvii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Tabel 5.15
Tabel 5.16
Tabel 5.17
Tabel 5.18
Tabel 5.19
Tabel 5.20
Tabel 5.21
Tabel 5.22
Tabel 5.23
Tabel 5.24
Tabel 5.25
Tabel 5.26
Tabel 5.27
Tabel 5.28
Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) ................
dengan menggunakan 15 ice pack.
Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa ..........
refrigeran (Qout) tanpa menggunakan ice pack.
Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa ..........
refrigeran (Qout) dengan menggunakan 7 ice pack.
Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa ..........
refrigeran (Qout) dengan menggunakan 15 ice pack.
kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ............
(Qin) tanpa menggunakan ice pack.
kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ............
(Qin) dengan menggunakan 7 ice pack.
kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran ............
(Qin) dengan menggunakan 15 ice pack.
COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi tanpa ..........................
menggunakan ice pack.
COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi dengan .......................
menggunakan 7 ice pack.
COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi dengan .......................
menggunakan 15 ice pack.
COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi tanpa ...............
menggunakan ice pack.
COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi .........................
menggunakan 7 ice pack.
COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi .........................
menggunakan 15 ice pack.
Efisiensi mesin siklus kompresi uap (Ƞ) dengan variasi tanpa .......
menggunakan ice pack.
75
76
76
77
77
78
78
79
79
79
80
80
81
81
xviii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
Tabel 5.29
Tabel 5.30
Efisiensi mesin siklus kompresi uap (Ƞ) dengan variasi .................
menggunakan 7 ice pack.
Efisiensi mesin siklus kompresi uap (Ƞ) dengan variasi .................
menggunakan 15 ice pack
82
82
xix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Di era globalisasi yang semakin berkembang kebutuhan manusia akan
teknologi kian meningkat, secara khusus penggunaan pada mesin pendingin.
Penggunaan mesin pendingin memiliki tujuan untuk menunjang kenyamanan
manusia dalam melakukan aktifitas dalam segala hal. Mesin pendingin adalah
suatu alat yang berfungsi untuk mengkondisikan suhu udara dalam ruangan.
Air Conditioner (AC) adalah mesin pendingin yang difokuskan untuk
menurunkan suhu ruangan suatu bangunan sehingga ruangan tersebut terasa sejuk.
Air Conditioner (AC) merupakan solusi utama dalam pendingian suatu rungan,
penggunaan Air conditioner (AC) kini sudah tersebar di seluruh dunia, Air
conditioner (AC) dapat di pasang pada rumah – rumah penduduk, rumah sakit,
perkantoran, mall dan masih banyak lagi.
Permasalahan yang terjadi pada masyarakat khususnya kelas menengah ke
bawah adalah pada beban listrik yang dikonsumsi mesin Air conditioner (AC)
sangat besar dan boros. Pada penelitian kali ini penulis tertarik ingin merancang
dan membuat mesin penyejuk udara lokal dengan menggunakan siklus kompresi
uap dengan menggunakan komponen dari mesin kulkas yang memiliki daya listrik
yang rendah, sehingga nantinya masyarakat kelas menengah kebawah tidak akan
kawatir dalam penggunaan listrik yang berlebih.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
1.2 Rumusan Masalah
Air Conditioner (AC) yang ada di pasaran pada umumnya memerlukan
listrik dengan daya yang cukup besar sehingga pembayaran listrik membengkak
pada tiap bulannya, hal tentu saja dapat membuat rasa kecewa pada konsumen.
Diperlukan suatu mesin penyejuk udara yang memiliki daya listrik rendah, serta
bagaimana merancang mesin penyejuk udara dengan daya listrik yang rendah
tersebut?
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah:
a. Merancang dan merakit mesin penyejuk udara lokal menggunakan komponen
mesin kulkas dengan daya kompresor 1/5 PK dan ice pack.
b. Mengetahui nilai tertinggi COPaktual, COPideal, dan efisiensi.
c. Mengetahui lamanya waktu mesin penyejuk udara lokal menghasilkan suhu
udara dibawah atau sama dengan 23,5 oC.
1.4 Batasan Masalah
Batasan – batasan yang diperlukan di dalam perakitan mesin penyejuk udara
adalah debagai berikut:
a. Mesin penyejuk udara dengan daya listrik rendah bekerja dengan siklus
kompresi uap.
b. Komponen utama mesin dengan siklus kompresi uap yaitu: kompresor,
kondensor, filter, pipa kapiler, evaporator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
c. Kompresor berdaya 1/5 pk dengan jenis hermetik, komponen utama yang
lain menyesuaikan ukuran besarnya daya kompresor.
d. Komponen utama mesin siklus kompresi uap menggunakan komponen yang
ada di pasaran.
e. Menggunakan pipa kapiler dengan panjang 1m dan diameter 0,031 inch.
f. Refrigeran yang digunakan adalah R 134a.
g. Exhaust fan digunakan untuk menyedot udara luar untuk masuk ke dalam
ruangan evaporator, ukuran exhaust fan 39,5 cm x 31,5 cm denan diameter
baling – baling 20 cm.
h. Variasi yang digunakan tanpa ice pack, menggunakan 7 ice pack, dan
menggunakan 15 ice pack.
1.5 Manfaat
Manfaat penelitian tentang mesin penyejuk udara dengan siklus kompresi
uap adalah sebagai berikut :
a. Hasil penelitian dapat menambah ilmu pengetahuan teknologi tentang mesin
penyejuk udara dengan daya listrik yang rendah, dapat di tempatkan di
perpustakaan atau di publikasikan pada kelompok lain.
b. Dapat di pergunakan sebagai refrensi bagi para peneliti yang sejenis.
c. Di bentuknya teknologi tepat guna berupa mesin penyejuk udara dengan
daya listrik yang rendah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
a. Mesin penyejuk udara
Penggunaan akan mesin penyejuk udara kini sudah menjadi kebutuhan,
ruangan yang sejuk banyak di minati oleh masyarakat hal inilah yang mendorong
terciptanya pembuatan Air Conditioner (AC).
Mesin penyejuk udara lokal adalah mesin pendingin yang berfungsi untuk
mengondisikan suhu udara pada suatu objek sehingga objek yang terkena
hembusan udara dari mesin tersebut akan terasa sejuk.
Mesin penyejuk udara lokal memiliki beberapa komponen pendukung untuk
terbentuknya udara yang dingin, seperti evaporator yang berfungsi sebagai
penyerap kalor serta sebagai penghasil udara dingin, dinginnya evaporator
dihasilkan oleh perubahan fase refrigeran dari air menjadi gas refrigeran.
Evaporator yang sudah dingin karena pengaruh refrigeran diteruskan menuju
kompresor, disini gas refrigeran dikompresi sehingga memiliki tekanan serta suhu
yang tinggi. Pada kondisi ini refrigeran dalam keadaan tekanan tinggi dan panas
akan dialirkan menuju kondensor, disini kondensor memiliki peran untuk melepas
kalor panas yang disebabkan oleh refrigeran. Pelepasan kalor di bantu oleh udara
luar sehingga terjadi pertukaran kalor, pertukaran kalor ini akan menurunkan suhu
refrigeran. Dilanjutkan proses selanjutnya yaitu kondensasi, kondensasi adalah
perubahan wujud refrigeran dari fasa gas menjadi fasa cair dengan tekanan tetap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
tinggi. Refrigeran cair bertekanan tinggi dialirkan menuju saringan (filter) dan
dilanjutkan menuju pipa kapiler yang berdiameter kecil, pipa kapiler berfungsi
untuk menurunkan tekanan pada refrigeran.
Aliran refregeran yang bertekanan rendah ini akan di alirkan menuju
evaporator, di evaporator refrigreran akan menyerap kalor yang berada pada
ruangan di sekeliling evaporator sehingga menimbulkan perubahan fase refrigeran
menjadi gas. Proses ini dilakukan secara terus – menerus dan ini disebut sebagai
siklus kompresi uap.
Gambar 2.1 Mesin Penyejuk Udara Lokal
Air Conditioner memiliki macam-macam jenis tergantung dari jenis ruangan
dan kegunaannya. Beberapa contoh dari Air Conditioner yang ada dipasaran
disajikan Gambar 2.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Gambar 2.2 AC Split Wall, AC Standding Floor, AC Cassete, AC Split Duct / Central, AC VRV
(http://www.alkonusa.com/news/macam-macam-jenis-ac-pendingin-ruangan/)
a. AC Split Wall
AC Split Wall merupakan AC yang umum digunakan di rumah, perkantoran
dan industri. AC ini banyak digunakan karena perawatannya yang mudah. AC
Split Wall dibagi menjadi dua bagian yakni:
• Dalam ruangan (bagiaqn evaporator) merupakan bagian AC yang
mengkondisikan hawa dingin.
• Luar ruangan untuk membuang kalor (kondensor, kompresor, dan pipa
kapiler). merupakan bagian yang berbunyi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
b. AC Standding Floor
AC Standding Floor adalah AC yang mudah dipindah kemana – mana karena
unit indoornya berdiri. Karena praktis, AC jenis ini banyak dipakai dalam acara –
acara pesta.
c. AC Cassete
AC Cassete adalah AC yang bagian evaporatornya menempel pada plafon.
AC Cassete memiliki variasi ukuran yang berbeda mulai dari 1,5 PK sampai
dengan 6 PK. Cara memasang AC Cassete ini memerlukan keahlian khusus serta
tenaga yang lebih extra, tidak seperti memasang AC rumah maupun AC Split yang
dapat dipasang sendirian.
d. AC Split Duct / Central
AC Split Duct / Central adalah AC yang pendistribusian hawa dinginnya
memakai sistem Ducting, yaitu tidak mempunyai pengatur suhu sendiri tetapi
dikontrol pada satu titik. Hawa dinginnya didistribusikan dengan pipa ke ruangan-
ruangan. Dengan AC Split Duct / Central bisa dilakukan mengecilkan dan
membesarkan lubang tempat hawa dingin AC masuk ke ruang kita.
e. AC VRV
AC VRV adalah AC yang memiliki sistem canggih. AC VRV Daikin memiliki
satu outdoor dan beberapa unit Indoor dengan berbagai tipe seperti split wall,
Cassete, Standding Floor, dll. AC VRV (Variable Refrigeran Volume) merupakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
sistem kerja refrigeran yang berubah-ubah. VRV sistem ialah sebuah teknologi
yang sudah dilengkapi dengan CPU dan Computer Inverter.
b. Siklus Kompresi Uap
Sistem kompresi uap adalah siklus yang sangat penting dan digunakan
dalam banyak mesin pendingin maipun di dalam banyak AC. Didalam siklus
kompresi uap memiliki beberapa proses yaitu, kompresi, kondensasi, penurunan
tekanan dan penguapan. Siklus kompesi uap secara skematik ditunjukkan pada
Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.5.
Gambar 2.3 Skematik rangkaian komponen siklus kompresi uap
Pada Gambar 2.3, Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 Qin adalah besarnya kalor
yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, Qout adalah besarnya kalor
yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dan Win adalah kerja yang
dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran. Besarnya Qout adalah
penjumlahan dari Qin ditambah dengan Win.
Win
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram P-h
Gambar 2.5 Siklus kompresi uap pada diagram T-s
Siklus kompresi uap pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.5
tersusun atas beberapa proses: proses kompresi, proses desuperheating, proses
pendinginan atau penurunan suhu, proses kondensasi, proses pendinginan- lanjut,
proses ekspansi (proses penurunan tekanan), evaporasi, dan proses pemanasan
lanjut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
a. Proses 1 – 2 (Proses kompresi)
Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.
Refrigeran yang berbentuk gas panas masuk ke kompresor, pada proses ini
kompresor akan memberi tekanan pada gas refrigeran sehingga temperatur
refrigeran akan naik dan membuat temperature refrigeran lebih tinggi dari
temperatur lingkungan (refrigeran berada di fasa superheated/ gas panas lanjut).
Proses kompresi berlangsung pada entropi yang konstan (iso-entropi). Suhu yang
keluar dari kompresor adalah suhu yang paling tinggi.
b. Proses 2-2a (Proses desuperheating)
Proses desuperheating adalah proses yang bermula dari gas panas lanjut
tekanan tertinggi menjadi gas jenuh pada tekanan tinggi. Proses ini terjadi di tahap
2-2a dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Penurunan suhu refrigeran terjadi pada
tekanan tetap pada tekanan tinggi. Penurunan suhu refrigeran terjadi karena
adanya kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan. Perpindahan kalor ini
dapat terjadi karena suhu refrigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.
c. Pruses 2a-2b (Proses kondensasi)
Pada tahap 2a-2b terjadi proses kondensasi refrigeran. Pada proses ini gas
jenuh mengalami perubahan wujud menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada
suhu dan tekanan yang tetap. Terjadi proses aliran kalor yang berasal dari
refrigeran menuju lingkungan karena suhu refrigeran lebih tinggi dari suhu udara
lingkungan. Besarnya kalor yang dilepas persatuan massa refrigeran di namakan
dengan Qout. Proses kondensasi yang terjadi di kondensor tidak menyebabkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
suhu refrigeran menjadi turun, tapi menyebabkan refrigeran mengalami perubahan
fase dari gas menjadi cair.
d. Proses 2b-3 (Proses pendinginan lanjut)
Proses 2b-3 adalah proses pendinginan lanjut. Pada proses ini refrigeran
mengalami penurunan suhu dari keadaan cair jenuh menjadi refrigeran cair lanjut.
Proses berlangsung pada tekanan yang konstan. Kondisi refrigeran yang berupa
cairan lanjut memudahkan refrigeran mengalir dengan mudah pada pipa kapiler.
e. Proses 3-4 (Penurunan tekanan refrigeran)
Proses penurunan tekanan terjadi di tahap 3-4 pada Gambar 2.4 dan Gambar
2.5. Pada fase cair lanjut refrigeran dialirkan menuju pipa kapiler. Refrigeran
mengalami penurunan suhu dan tekanan sehingga suhu refrigeran yang semula
tinggi menjadi lebih rendah dari temperatur lingkungan luar. Di tahap ini
refrigeran berubah wujud menjadi fase campuran (fase cair dan fase gas). Proses
ini berjalan dengan nilai entalpi yang tetap (iso entalpi atau isentalpi).
f. Proses 4-4a (Proses evaporasi)
Evaporasi terjadi di tahap 4-4a pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Refrigeran
yang berada dalam fasa campuran dialirkan menuju evaporator. Pada proses ini
refrigeran akan menerima kalor dari lingkungan sehingga berubah fase menjadi
gas jenuh. Proses ini berlangsung dengan tekanan dan suhu yang tetap. Kalor
dapat mengalir ke evaporator karena suhu lingkungan di sekitar evaporator lebih
tinggi dari suhu kerja evaporator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
g. Proses 4a-1 (Proses pemanasan lanjut)
Pemanasan lanjut terjadi pada proses 4a-1 pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5.
Refrigeran akan mengalir meninggalkan evaporator sehingga terjadi proses
pamanasan lanjut. Refrigeran yang berada dalam fase gas jenuh akan berubah
menjadi fase gas lanjut. Dalam kondisi gas panas lanjut, kerja kompresor akan
menjadi lebih ringan. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap.
c. Perhitungan Siklus Kompresi Uap
Dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 dapat diketahui besarnya kerja kompresor
(Win), banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout), banyaknya kalor yang
diserap oleh evaporator (Qin), COP dan Efisiensi dari mesin siklus kompresi uap.
a. Kerja Kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran, dapat dihitung dengan
Persamaan (2.1).
Win = h2 – h1 .... (2.1)
Pada Persamaan (2.1):
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg
h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
b. Banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran
(Qout)
Banyaknya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
dapat dihitung dengan Persamaan (2.2).
Qout = h2 – h3 .... (2.2)
Pada Persamaan (2.2):
Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kj/kg
h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg
h3 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg
c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan (2.3).
Qin = h1 – h4 = h1 – h3 …. (2.3)
Pada Persamaan (2.3):
Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg
h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi
saat masuk kompresor, kJ/kg
h4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi
saat keluar pipa kapiler, kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
d. COP aktual mesin siklus kompresi uap (COPaktual)
COP aktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang diserap oleh
evaporator dengan banyaknya konsumsi listrik yang digunakan sebagai penggerak
kompresor. Nilai COP dapat dihitung dengan Persamaan (2.4).
COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1) …. (2.4)
Pada Persamaan (2.4):
Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg
Qin : besarnya energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran,
kJ/kg
e. COP ideal (COPideal)
COP ideal adalah COP maksimal yang dapat di capai oleh mesin siklus
kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.5).
COPideal = Te
Tc−Te …. (2.5)
Pada Persamaan (2.5):
Te : suhu mutlak evaporator, K
Tc : suhu mutlak kondensor, oK
f. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (Ƞ)
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.6).
Ƞ= (COPAktual / COPIdeal) x 100% …. (2.6)
Pada persamaan (2.6):
Ƞ : efisiensi mesin siklus kompresi uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
COPaktual : koefisien prestasi aktual dari mesin siklus kompresi uap
COPIdeal : koefisien prestasi maksimum dari mesin siklus kompresi uap
d. Psychrometric Chart
Psychrometric Chart adalah grafik yang digunakan untuk memperoleh nilai
property udara seperti suhu, kelembapan udara, enthalpi dan spesifi volume. Untuk
memperoleh nilai property pada udara (h, RH, w, SpV, Twb,Tdb, danTdp) dapat
diperoleh jika minimal dua nilai properti sudah diketahui, nilai properti
selanjutnya dapat diketahui dengan psychrometric chart seperti pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
a. Proses pada Psychrometric Chart
Psychrometric Chart terdiri atas:
1. Suhu properti – properti pada bola kering (Dry Bulb Temperature)
Dry Bulb Temperature adalah suhu bola kering dari udara atau suhu bola
kering yang didapat diperoleh melalui alat thermometer dengan kondisi Bulb
dalam keadaan kering. Dry Bulb Temperature dilambangkan dengan simbol (Tdb)
dan dengan satuan oC (Celcius), F (Fahrenhet) atau K (Kelvin).
Gambar 2.7 Dry bulb temperature (http://kykong.blogspot.co.id/2011/10/about-psychrometric-chart.html)
2. Suhu pada bola basah (Wet Bulb Temperature)
Wet Bulb Temperature adalah pengukur suhu bola basah dari udara atau suhu
udara basah yang melalui pengukuran thermometer dengan kondisi Bulb dalam
keadaan basah. Wet Bulb Temperature dilambangkan dengan simbol (Twb) dan
dengan satuan oC (Celcius), F (Fahrenhet) atau K (Kelvin).
Garis Suhu Bola Kering
Skala Suhu Bola Kering
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Gambar 2.8 Wet bulb temperature (http://kykong.blogspot.co.id/2011/10/about-psychrometric-chart.html)
3. Suhu Titik Embun (Dew Point Temperature)
Dew Point Temperature adalah nilai suhu udara dimana uap air yang terdapat
di udara mulai mengembun ketika udara didinginkan. Dew Point Temperature
dilambangkan dengan simbol (Tdp), dengan satuan oC (Celcius), F (Fahrenhet)
atau K (Kelvin).
Gambar 2.9 Dew point temperature (http://kykong.blogspot.co.id/2011/10/about-psychrometric-chart.html)
Garis Suhu Bola Basah
Skala Suhu Bola Basah
Garis Titik Embun
Skala Suhu Titik Embun
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
4. Kelembaban Relatif (Relative Humidity)
Relative Humidity adalah persentase perbandingan jumlah air yang
terdapat dalam 1m3 dan jumlah air maksimal yang didapat dalam 1m3 udara
dalam kondisi udara yang sama. Relative Humidity dilambangkan dengan
simbol (RH).
Gambar 2.10 Relative humidity (http://kykong.blogspot.co.id/2011/10/about-psychrometric-chart.html)
5. Entalphi (Enthalpy)
Entalphi adalah total dari jumlah kalor yaitu campuran dari udara dan uap air
di atas titik nol. Entalphi dilambangkan dengan satuan kJ/kg.
Gambar 2.11 Enthalpy (http://kykong.blogspot.co.id/2011/10/about-psychrometric-chart.html)
Garis RH
RH 100%
RH 90%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
6. Specific Humidity
Specific Humidity adalah jumlah kandungan uap air yang terdapat dalam
setiap satu kilogram udara kering. Specific Humidity disimbolkan (w) dan dengan
satuan satuan kg air/kg udara kering.
7. Volume Spesifik
Volume spesifik adalah volume udara dengan satuan meter kubik per
kilogram udara kering, Volume Spesifik dapat disimbolkan (SpV) dan dengan
satuan (m3/kg udara kering).
b. Proses - proses pada Psychomeric Chart.
Proses – proses yang terjadi di dalam Psychometric Chart meliputi cooling
and dehumidifying, heating, cooling and humidifying, cooling, humidifying,
dehumidifying, dan heating and humidifying.
Gambar 2.12 Proses – proses pada psychrometric chart
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
1. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (cooling-and dehumidifying)
Proses pendinginan dan penurunan kelembaban adalah proses menurunnya
kalor sensible dan kalor laten ke udara. Pada proses ini terjadi penurunan
temperature bola kering, temperature bola basah, entalpi, volume spesifik,
temperature titik embun, dan juga kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban
relative dapat terjadi kenaikan atau pun penurunan, tergantung dari proses yang
dialaminya.
Gambar 2.13 Proses cooling dan dehumidifying
2. Proses pemanasan(heating)
Proses pemanasan (heating) adalah proses dimana kalor sensible ditambahkan
ke udara. Pada proses pemanasan ini suhu bola kering, suhu bola basah, entalpi,
dan volume spesifik akan mengalami peningkatan. Sedangkan temperature titik
embun serta kelembaban spesifik akan tetap konstan. Penurunan akan terjadi pada
nilai kelembaban relative.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 2.14 Proses pemanasan
3. Proses pendinginan dan kenaikan kelembaban (cooling and humidifying)
Proses pendinginan dan kenaikan kelembaban berfungsi untuk menurunkan
temperature dan menaikan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan
perubahan temperature bola kering, temperatur bola basah, dan kelembaban
spesifik. Pada proses ini terjadi penurunan temperature kering dan volume
spesifik. Selainitu terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun,
kelembaban relatif, dan kelembaban spesifik.
Gambar 2.15 Proses cooling and humidifying
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
4. Proses pendinginan (cooling)
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara
sehingga temperature udara mengalami penurunan. Pada proses pendinginan
terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik,
namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan
suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. Garis proses pada
psychrometric chart adalah garis horizontal ke arahkiri.
Gambar 2.16 Proses pendinginan
5. Proses humidifying
Proses humidifying adalah penambahan jumlah kandungan uap air ke udara
tanpa harus merubah suhu pada bola kering, proses ini membuat entalpi, suhu bola
basah, titik embun dan kelembaban spesifik mengalami kenaikan. Garis proses
pada psychrometric chart digambarkan vertikal ke arah atas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
Gambar 2.17 Proses humidifying
6. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying adalah proses dimana kandungan uap air di udara
mengalami pengurangan tanpa harus merubah suhu pada bola kering sehingga
entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik mengalami
penurunan. Garis dalam psychrometric chart digambarkan vertikal ke arah bawah.
Gambar 2.18 Proses dehumidifying
7. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (heating anddehumidifying)
Pada proses pemanasan dan penurunan kelembaban bertujuan untuk
menaikkan suhu pada bola kering serta menurunkan kandungan uap air di udara.
Proses ini akan menurunkan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
kelembaban relative, tetapi suhu bola kering akan mengalami peningkatan. Garis
proses ini pada psychrometric chart digambarkan ke arah kanan bawah.
Gambar 2.19 Proses heating and dehumidifying
8. Proses pemanasan dan penaikkan kelembaban (heating and humidifying)
Pada proses pemanasan dan penaikkan kelembaban udara, udara dipanaskan
dengan sertai penambahan kandungan uap air. Terjadi kenaikan kelembaban
spesifik, entalpi, suhu bola basah dan suhu bola kering pada proses ini. Garis
proses pada psychrometric chart digambarkan garis ke arah kanan atas.
Gambar 2.20 Proses heating and humidifying
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
c. Proses pengkondisian udara pada mesin penyejuk udara.
Udara diluar mesin penyejuk udara lokal ditarik masuk menggunakan kipas
yang tedapat pada mesin penyejuk udara menuju ruangan evaporator, udara yang
telah masuk pada ruangan evaporator akan diarahkan untuk melewati evaporator
dan selanjutnya udara akan melewati cepah-celah pada ice pack. Pada penelitian
ini ice pack dilakukan secara vertikal dan horisontal, diusahakan ice pack
menutupi permukaan evaporator sehingga udara dari evaporator dapat melewari
seluruh permukaan ice pack. Udara dingin yang dihasilkan oleh evaporator dan
bantuan ice pack akan keluar melalui lubang pembuangan yang telah tersedia.
Gambar 2.20 Kondisi ruangan evaporator
d. Perhitungan pada psychrometric chart
1. Perhitungan massa air yang diembunkan (Δw)
Massa air yang diembunkan dihitung dengan Persamaan (2.7).
Δw = wa–wb,kgair/kgudara .... (2.7)
Pada Persamaan (2.7) :
Δw : Massa air yang diembunkan, kgair/kgudara
Wb : Kelembaban spesifik udara setelah keluar dari mesin penyejuk udara,
kgair/kgudara
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Wa : Kelembaban spesifik udara masuk ke mesin penyejuk udara, kgair/kgudara
Nilai wb dan wa diperoleh dari Psychrometric Chart.
2. Laju pengembunan (M2)
Laju pengembunan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.8).
m2 = ∆w / ∆t ,kgair/jam .... (2.8)
Pada Persamaan (2.8) :
m2 : Laju pengembunan, kgair/jam
∆w : Perbedaan massa air, kgair/kgudara
∆t : Perbedaan waktu, jam
3. Laju aliran massa udara ( udaram°
)
Laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.9) :
udaram°
= m2 / Δw , kgudara/jam .... (2.9)
Pada Persamaan (2.9) :
udaram°
: Laju aliran massa udara, kgudara/jam
m2 : Laju pengembunan, kgudara/jam
Δw : Massa air yang berhasil diembunkan, kgair/kgudara
e. Komponen Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap
Mesin penyejuk udara lokal dengan siklus kompresi uap memiliki beberapa
komponen utama yang sangat penting seperti: kompresor, kondensor, evaporator,
dan pipa kapiler.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
a. Kompresor
Kompresor merupakan komponen utama yang berfungsi untuk menaikan
suhu tekanan, selain itu kompresor juga berfungsi memompa refrigeran keseluruh
komponen mesin pendingin. Kompresor memiliki 3 jenis yang biasa digunakan
dalam mesin siklus kompresi uap terutama pada mesin pendingin atau penyejuk
udara, yaitu kompresor sentrifugal, kompresor rotari, dan kompresor torak. Dari
ketiga kompresor dapat dibagi menjadi 3 kategori yaitu:
1. Kompresor jenis terbuka ( Open type compressor )
Kompresor jenis terbuka ini terpisah dari sumber tenaga penggeraknya.
Kompresor pada umumnya menggunakan tenaga penggerak motor listrik. Cara
kerja kompresor terbuka yaitu, salah satu ujung poros dari kompresor yang
menonjol keluar dipasangkan sebuah puli, puli pada kompresor berfungsi sebagai
roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondesor dan
kompresor sendiri. Karena ujung poros keluar dari rumah kompresor, maka harus
diberi pelapis agar refrigeran tidak bocor keluar.
Keuntungan kompresor jenis terbuka:
• Putaran kompresor dapat disesuaikan dengan mengganti diameter puli.
• Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan mudah.
• Jika terjadi kerusakan dapat dengan mudah diketahui dan melakukan
penggantian komponen.
Kerugian kompresor jenis terbuka:
• Harganya lebih mahal.
• Bentuk kompresor besar dan berat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
2. Kompresor jenis hermetik ( Hermatic type compressor )
Kompresor hermetik adalah kompresor yang banyak digunakan untuk mesin
siklus kompresi uap seperti kulkas dan mesin penyejuk udara lokal. Berbeda
dengan kompresor jenis terbuka, kompresor jenis ini bergerak dengan
menggunakan tenaga motor listrik dengan komponen – komponen mekanik yang
berada dalam satu wadah yang tertutup. Posisi poros dari jenis kompresor ini bisa
vertikal maupun horizontal.
Keuntungan kompresor hermetik:
• Tidak banyak memakan tempat.
• Bentuknya kompresor kecil dan harga relatif terjangkau.
• Suara yang dihasilkan kompresor relatif kecil sehingga tingkat kebisinga
rendah
• Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.
Kerugian dari kompresor hermatik adalah:
• Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.
• Kerusakan sudah diketahui sebelum rumah kompresor dibuka.
• Digunakan pada mesin pendingin yang berkapasitas kecil.
Gambar 2.21 Kompresor hermetik (http://kangirie.blogspot.co.id/2014/01/kompresor-1.html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
3. Kompresor jenis semi hermatik ( Semi hermatic type compressor )
Kompresor jenis ini memiliki motor penggerak dan kompresornya yang
berada dalam satu rumahan, akan tetapi motor penggerak terpisah dari kompresor.
Kompresor dapat bergerak karena adanya poros penghubung antara motor
penggerak dengan kompresor.
Keuntungan dari kompresor semi hermetic:
• Bentuk yang ringkas.
• Mudah dalam perbaikan jika kompresor atau motornya rusak.
Gambar 2.22 Kompresor semi hermetik (https://www.indotrading.com/product/compressor-semi-hermetic-
p179399.aspx)
b. Kondensor
Kondensor adalah suatu alat yang mendukung terjadinya siklus kompresi uap
yang berfungsi sebagai alat penukar kalor, Kondensor disebut juga sebagai heat
exchange karena kondensor dapat memindahkan panas ke udara. Dari siklus
kompresi uap kaomponen ini adalah bagian yang panas. Refrigeran yang awalnya
berbentuk gas akan di alirkan dan di dinginkan pada kondensor dan akan berubah
fase menjadi cair. Kondensor biasanya ditempatkan diantara kompresor dan pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
kapiler, penempatan ini bertujuan agar pelepasan kalor terjadi lebih cepat, pipa
pada kondensor dibuat berliku dengan tujuan refrigeran dapat mengalir di
kondensor dalam waktu yang lama dan pertukaran kalor pun dapat dilakukan
dengan maksimal, bila kondensor kotor harus segera dibersihkan kotoran tersebut
akan mempengaruhi proses pelepasan kalor.
Berdasarkan cara pendinginannya kondensor dibagi menjadi tiga yaitu:
1. Kondensor Menggunakan pendingin udara
Kondensor bekerja dengan bantuan hembusan udara. Kondensor ini memiliki
diameter pipa dengan ukuran luar 6 mm -18 mm. Biasanya kondensor ini
memiliki tambahan sirip di seluruh bagian kondensor. Sirip yang terdapat pada
kondensor ini bersentuhan langsung dengan pipa kondensor, sehingga pelepasan
kalor dan pendinginan dapat lebih maksimal.
Keuntungan:
• Pendinginan hanya memerlukan udara yang cukup.
• Perawatan sangat mudah.
Kerugian:
• Pemasangan kondensor hanya bisa digunakan pada mesin siklus kompresi
uap seperti kulkas dan freezer untuk rumah tangga.
• Tekanan yang di timbulkan tinggi jika dibandingkan deangan kondensor
pendinginan air, akibatnya kerja kompresor akan memerlukan daya yang
besar hal ini berdampak tekanan akan naik serta temperatur kerjanya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 2.23 kondensor berpendingin udara (http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensor-
berpendingin-udara.html)
2. Kondensor menggunakan pendingin air
Kondensor ini menggunakan media pendingin berupa air. Pendinginan
menggunakan air karena air memiliki kemampuan untuk memindahkan kalor yang
lebih baik jika di bandingkan dengan udara. Kondensor jenis ini memiliki koil
pipa pendingin yang terbuat dari tembaga.
Keuntungan:
• Bentuknya yang sederhana.
• Pemasangan yang mudah.
• Pembuatan pipa pendingin sangat mudah.
Kerugian:
• Susahnya perawatan jika terjadi korosi dan kerusakan pada pipa.
• Pembersihan pipa harus menggunakan detergen.
• Susah dalam penggantian pipa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 2.24 kondensor berpendingin air (http:// httpswww.alibaba.comproduct-detailfridge-compressor-scrap-
refrigerator-air-cooled_628162026.htmll)
Mesin penyejuk udara lokal yang dirancang menggunakan kondensor
berpendingin udara berbentuk 12U berjenis pipa dengan tambahan besi penguat.
Gambar 2.25 Kondensor berpendingin udara dengan 12 U (http://www.edukasielektronika.com/2015/09/pengertian-kulkas-bagian-
bagian-kulkas.html)
c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah pipa tembaga yang berdiameter kecil, pipa ini umumnya
digunakan pada mesin pendingin yang menggunakan siklus kompresi uap seperti
kulkas, ac, freezer, mesin penyejuk udara lokal, dll. Pipa kapiler pada frezzer atau
dispenser umumnya berukuran 0,26 inch sampai 0,31 inch sedangkan untuk pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
kapiler untuk AC 1/2 pk sampai 2 pk umumnya mnggunakan 0,5 inch sampai 0,7
inch. Fungsi utama dari pipa kapiler adalah sebahai alat untuk menurunkan
tekanan refrigeran yang berasal dari pipa kondensor. panjang pipa kapiler yang
digunakan pada mesin pendingin adalah 80 - 100 cm.
Gambar 2.26 Pipa kapiler
(https://panduanrefrigerasi.blogspot.co.id)
d. Evaporator
Evaporator adalah alat yang menghasilkan udara dingin, di evaporator
refrigeran mengalami penguapan dari cair menjadi gas. Panas pada udara sekitar
akan di serap oleh dinding – dinding evaporator yang kemudian panas tersebut
akan di bawa menuju kompresor dan dikeluarkan ke kondensor. umumnya
evaporator dibuat dari tembaga dan almunium yang bertujuan untuk menghindari
terjadinya karat.
Macam – macam evaporator sesuai keadaan refrigeran yang berada
didalamnya.
1. Evaporator kering (dry expantion evaporator)
Jenis evaporator ini mengkondisikan dimana keadaan cairan refrigeran akan
diexpansikan oleh katup expansi pada saat refrigeran masuk evaporator sudah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
tercampur uap dan air, sehingga nantinya saat keluar evaporator akan menjadi uap
kering.
Keuntungan evaporator kering:
• Tidak banyak dalam penggunaan refrigeran dalam jumlah besar.
• Minyak pelumas konmresor yang tertinggal di evaporator sangat sedikit.
Kerugian evaporator kering:
1. Perpindahan kalor tidak begitu besar jika dibandingkan dengan evaporator
basah.
2. Dibandingkan evaporator basah laju perpindahan kalor di evaporator lebih
rendah.
Gambar 2.27 Evaporator kering (http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/evaporator.html)
2 Evaporator setengah basah
Evapolator basah adalah dimana keadaan refrigeran di evaporator berada pada
kondisi evaporator kering dan evaporator basah, meski demikian selalu terdapat
refrigeran cair di dalam pipa penguapannya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Keuntungan Evaporator setengah basah.
• Laju perpindahan kalor dari evapolator lebih tinggi dibanding dengan
evaporator kering.
Kerugian Evaporator setengah basah.
• Laju aliran perpindahan kalor lebih rendah dibanding dengan evaporator
basah.
3. Evaporator basah (flooded evaporator)
Evaporator basah adalah evaporator yang terisi cairan, proses penguapannya
yang terdapat di evaporator ini terjadi seperti ketel uap. Pada evaporator jenis
basah terdapat tampungan akumulator yang berfungsi sebagai tampungan
refrigeran cair dan gas, dari tampungan akumulator cairan bahan pendingin akan
mengalir menuju evaporator dan akan menguap di dalam evaporator, dan sisa
refrigeran yang belum mengalami penguapan akan di alirkan kembali menuju
akumulator.
Keuntungan evaporator basah adalah laju perpindahan kalor lebih tinggi jika
di bandingkan dengan evaporator jenis lainnya.
Gambar 2.28 Evaporator basah
(http://www.bppp-tegal.com/web/index.php/artikel/97-artikel/artikel-permesinan-kapal-perikanan/166-dasar-dasar-refrigerasi)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Evaporator yang digunakan pada mesin penyejuk udara lokal yang telah di
rancang adalah dengan evaporator kering dengan jenis pipa bersirip.
Gambar 2.29 Evaporator Sirip (http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/evaporator.html)
f. Komponen Pendukung Dalam Siklus Kompresi Uap
Selain penggunaan komponen utama, mesin pendingin dengan siklus
kompresi uap juga memerlukan beberapa komponen untuk mendukung kinerja
mesin pendingin seperti: thermostat, filter, bahan pendingin dan fan.
a. Thermostat
Thermostat adalah alat pendukung dalam mesin pendingin yang mempunyai
fungsi sebagai pencegah terjadinya pembekuan/frosting dan sebagai pengatur
temperature dalam ruangan agar dapat disetel sesuai kebutuhan. Cara kerja
thermostat adalah jika ruangan pada evaporator sudah mencapai suhu tertentu
maka thermostat akan memutuskan aliran listrik dan seketikan kompresor akan
berhrnti. Kompresor yang berhenti mengakinatkan suhu ruangan dalam evaporator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
naik. Dalam suhu tertentu thermostat mulai bekerja menyambungkan arus listrik
dan kompresor mulai bekerja untuk mendinginkan ruangan evaporator.
Gambar 2.30 Thermostat (http://www.tokopedia.comhakmthermostat-kulkas-2-pintu)
b. Filter
Filter adalah komponen pendukung yang memiliki fungsi sebagai penyaring
kotoran di dalam pipa tembaga yang terbawa oleh refrigeran. Pemasangan Filter
di tempatkan pada pipa yang memiliki tekanan tinggi yaitu pada ujung pipa
kondensor menuju ke pipa kapiler, penempatan Filter pada daerah ini adalah
untuk menyaring kotoran dan jika ada udara yang terjebak dapat di tahan filter
sehingga tidak menyumbat pipa kapiler.
Gambar 2.31 Filter (https://sparepartpendingin.wordpress.com/compressor-ac/filter-kulkas-1-x-
2-jalan-1-x-1-jalan-kosong/)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
c. Refrigeran
Refrigeran adalah komponen pendukung yang berbentuk zat dan mudah
dirubah bentuknya dari gas menjadi cair dan sebaliknya, cara kerja refrigeran
adalah mengambil kalor dari evaporator dan dibuang pada kondensor, refrigeran
yang digunakan dalam rancangan mesin penyejuk udara yaitu R134a. keuntungan
dalam penggunaan refrigeran R134a, yaitu, tidak menimbulkan berbau atau
beracun, tidak mudah tarbakar, tidak menimbulkan korosi pada logam, ramah
lingkungan, tidak merusak lapisan ozon.
Gambar 2.32 Refrigeran R134a
(http://www.globalsources.com/si/AS/Foshan-Liangyou/6008845808800/pdtl/Refrigeran-r134a/1066898352.htm)
d. Fan
Dalam mesin penyejuk udara fungsi Fan atau kipas angin adalah untuk
menghisap udara luar untuk diteruskan menuju evaporator, udara yang terkena
evaporator akan mengalami penurunan suhu menjadi dingin. Udara dingin akan di
keluarkan melalui lubang output yang telah tersedia.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Gambar 2.33 exhaust fan (kipas)
(http://www.kdk.jp/product_show_all.aspx?id=11)
2.2 Tinjauan Pustaka
Marwan Effendy (2015), melakukan penelitian tentang pengaruh kecepatan
putar poros kompresor terhadap prestasi kerja mesin ac. Penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui pengaruh variasi putaran poros kompresor terhadap prestasi
kerja mesin pendingin. Penelitian ini intinya apakah bertambahnya kecepata putar
poros kompresor akan meningkatkan koefisien prestasi ataukah sebaliknya.
Dalam penelitian ini digunakan alat uji sebuah mesin pendingin AC sederhana
yang terdiri kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator dengan
menggunakan refrigeran R-134a. Untuk membuat variasi putaran poros
kompresor dilakukan dengan melakukan beberapa perubahan ukuran diameter
puli motor listrik yang menggerakkan kompresor. Variasi diameter puli motor
listrik yang digunakan adalah d = 62 mm, d = 77 mm, d = 91 dan d = 103 mm.
Dengan bertambahnya diameter puli motor listrik maka kecepatan putar poros
kompresor yang dihasilkan akan semakin besar. Sistem tersebut kemudian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
diujikan pada ruangan yang memiliki beban lampu 200 watt dengan beban panas
Q = 680 Btu/hr dan beban ruangan secara keseluruhan sebesar 1249,55 Btu/hr.
Dari penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa semakin kecil putaran poros
kompresor maka kerja yang dilakukan akan semakin kecil. Dengan kecilnya kerja
yang dilakukan kompresor, koefisien prestasi yang dihasilkan akan meningkat.
Pada n = 727,3 rpm; 871,8 rpm; 1058 rpm dan 1184 rpm secara berurutan COP
yang dihasilkan sebesar 9,21; 8,53; 7,44 dan 6,92. Namun waktu yang dibutuhkan
dalam proses pendinginan ruangan sampai temperatur tertentu semakin
bertambah.
Aris Nur Cahyadi, Sudjud Darsopuspito (2014), melakukan penelitian
tentang Studi Eksperimen Variasi Beban Pendinginan pada Evaporator Mesin
Pendingin Difusi Absorpsi Musicool22-DMF. Teknologi pendinginan lama yang
mulai digunakan kembali salah satunya adalah mesin pendingin Difusi Absorpsi
atau sering disebut DAR ( Diffusion Absorbtion Refrijeration ). Pada penelitian
ini akan dilakukan pengujian peforma mesin DAR yang berada di Jurusan Teknik
Mesin ITS Surabaya, yang diberi beban pendinginan pada kabin evaporatornya.
Beban pendinginan pada penelitian ini berupa electric heater yang disambungkan
dengan Voltage Regulator untuk mengatur panas output electric heater tersebut.
Ada tiga variasi beban pendinginan yang akan diujikan yaitu beban pendinginan
dengan suhu heater 250C, suhu heater 32,50C dan terakhir suhu heater 370C.
Pasangan Refrijeran-Absorben yang digunakan pada penelitian kali ini adalah
Musicool22DMF (Dimetilformamida) dan gas hidrogen sebagai gas inert. Panas
yang diberikan ke generator berasal dari fluida panas berupa engine oil yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
disirkulasikan pada pipa generator. Engine oil ini dipanaskan oleh dua piranti,
yaitu electric heater dan kolektor surya yang dikontrol oleh kontroler ATMega 32
bergantian memanasi engine oil. Hasil yang diperoleh dari pengujian peforma
sistem DAR dengan tiga variasi beban pendinginan yaitu semakin tinggi beban
pendinginan maka semakin baik performa sistem DAR. Kapasitas pendinginan
optimal ialah 136 W, COP tertinggi 0,87, laju alir massa refrigeran terbesar ialah
0,75 gram/s, dan circulation ratio terendah yaitu 2,17.
Khairil Anwar, Effendy Arif, Wahyu H. Piarah (2010), melakukan
penelitian tentang efek temperatur pipa kapiler terhadap kinerja mesin pendingin.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan (1) suhu tabung suhu fuel pada
kondisi refrigeran dan kapasitas pendinginan pada sistem refrigerasi dan (2)
kondisi suhu optimum untuk mendapatkan kinerja sistem yang lebih baik.
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Sistem Pendingin Laboratorium
Universitas Tadulako di Palu. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah
metode eksperimental, dengan variasi suhu pada tabung kapiler. Berbagai suhu
diperoleh dengan menempatkan tabung kapiler di freezer dari sistem pendingin
lainnya (kulkas), throughar rangeman sampai fthermostat. Hasil penelitian ini
menunjukkan bahwa penurunan suhu singapooli tabung kapiler menyebabkan
kapasitas refrigerasi dan koefisien kinerja sistem refrigerasi meningkat. Performa
optimum pemeriksaan ini selama 30 menit, diperoleh pada ion positip suhu
termostat terendah yaitu - 20o C (posisi 7) dengan Coeffici ent of Performance
(COP) 2,7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Mastur, Andi Hidayat (2015), melakukan penelitian tentang analisa kerja
kompresorterhadap penggunaan refrigeran R134a dan hidrikarbon jenis propane
iso butane (PIB). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kerja kompresor
terhadap penggunaan refrigeran R134a dan hidrokarbon jenis Propane Iso Butane
(PIB), untuk mengetahui temperature tertinggi yang dihasilkan oleh
keduarefrigeran tersebut, mengetahui konsumsi listrik yang digunakan satu
rangkaian pendingin dengan penggunaan refrigeran yang berbeda, dan untuk
mengetahui Coefficient Of Performance (COP) dan effisiensi yang dihasilkan oleh
kedua refrigeran tersebut. Metodologi penelitian yang digunakan adalah
eksperimen dengan cara pengambilan data dengan menggunakan interfal waktu 30
menit. Data hasil pengujian dianalisis dengan menggunkan teknik deskriptif. Dari
data yang telah diperoleh, didapat COP aktual tertinggi untuk penggunaan
refrigeran R134a 15,73 pada menit 30, sedangkan dengan menggunakan
refrigeran hidrokarbon jenis PIB 7,26 pada menit 30, hasil perhitungan untuk
COP ideal tertinggi yang dihasilkan R134a 1,75 pada menit 30, untuk hidrokarbon
jenis PIB 0,6 pada menit 30, untuk effisiensi yang dihasilkan R134a 23,61 pada
menit 120, sedangkat untuk hidrokarbon jenis PIB 187,8 menit ke 120. Kerja
kompresor lebih ringan menggunakan refrigeranhidrokarbon dibandingkan
R134a.Arus listrik yang digunakan Hidrokarbon Jenis PIB lebih rendah dari
R134a.Effisiensi yang dihasilkanhidrokarbon jenis PIB lebih tinggi dari R134a.
Khairil Anwar (2010) melakukan penelitian tentang efek beban pendingin
terhadap performa sistem mesin pendingin. Penelitian ini membahas mengenai
efek beban pendingin terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
refrigerasi, koefisien prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan
adalah metode eksperimental dengan variasi beban pendingin yang diperoleh
dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang
pendingin. Pengambilan data langsung dilakukan pada unit pengujian mesin
pendingin HRP Focus model 802. Data dianalisis secara teoritis berdasarkan data
eksperimen dengan menetukan kondisi refrigeran pada setiap titik siklus,
kapasitas refrigerasi dan COP sistem. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa
peningkatan beban pendingin menyebabkan koefisien prestasi sistem pendingin
akan membentuk kurva parabola. Performa optimum pada pengujian selama 30
menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan COP sebesar 2.64. Sedangkan
untuk waktu pendinginan diperoleh paling lama pada beban pendingin yang
paling tinggi (bola lampu 400 watt).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
BAB III
PEMBUATAN ALAT
3.1 Persiapan Komponen Utama Mesin Penyejuk Udara Lokal.
Komponen-komponen utama yang digunakan pada pembuatan mesin
penyejuk udara sederhana dalam penelitian ini meliputi : kompresor, kondensor,
pipa kapiler, evaporator, filter dan refrigeran.
a. Kompresor
Kompresor adalah sebuah penggerak yang memiliki fungsi yaitu untuk
menaikkan tekanan dengan cara memompa refrigeran sehingga akan membuat
tekanan atau kompresi pada kompresor. Refrigeran akan dipompa ke seluruh
bagian komponen mesin kompresi uap.
Gambar 3.1 Kompresor
Spesifikasi kompresor :
Jenis kompresor : Kompresor hermetik
Seri kompresor : SMHD16525
Voltase : 240 V
Daya kompresor : 1/5 HP
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
b. Kondensor
Kondensor adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai pelepas kalor
yang dihasilkan oleh refrigeran, kalor tersebut akan dilepas menuju udara luar
sehingga temperatur pada refrigeran yang bentuk gas berubah menjadi cair.
Penelitian yang dilakukan pada mesin penyejuk udara sederhana ini
menggunakan jenis kondensor 12U berbentuk pipa dengan jari-jari penguat.
Gambar 3.2 Kondensor (https://www.equipmentsexporters.comproducts-labs.phpthai.alibaba.com/ )
Spesifikasi kondensor :
Jumlah sirip : 66 buah
Diameter sirip : 1,2 mm
Bahan sirip : baja
Diameter pipa : 4,8 mm
Bahan pipa : besi
Panjang kondensor 12U : 92,5 cm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
c. Pipa Kapiler
Pipa kapiler adalah alat yang memiliki fungsi sebagai penurun tekanan pada
refrigeran cair yang berasal dari kondensor dan disalurkan menuju evaporator.
Pada penelitan ini digunakan pipa kapiler berbahan tembaga dengan panjang 1 m
dan diameter pipa 0,070 inch.
Gambar 3.3 Pipa kapiler
d. Evaporator
Evaporator adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai penyerap kalor
di dalam ruangan mesin penyejuk udara, penyerapan kalor menyebabkan
refrigeran berubah fase dari fase cair metubah menjadi gas. Pada peneitian ini
digunakan evaporator jenis kering dengan bentik pipa bersirip.
Gambar 3.4 Evaporator (http://www.ebah.com.brcontentabaagefylafisica-industrial-apostila-tcl-2010-
parte-3part=2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Spesifikasi evaporator :
Bahan plat evaporator : alumunium
Bahan pipa evaporator : tembaga
Panjang evaporator : 355 cm
Lebar evaporator : 25 cm
e. Filter
Filter adalah sebuah alat yang memiliki fungsi sebagai penyaring kotoran
yang berbentuk padat yang terbawa oleh refrigeran, pemasangan filter bertujuan
agar kotoran dapat tersaring dan tidak menyumbat pipa kapiler.
Gambar 3.5 Filter
f. Refrigeran
Refrigeran adalah suatu zat yang dengan mudah dirubah bentuknya dari gas
menjadi cair atau sebaliknya, refrigeran biasa digunakan untuk mengambil panas
dari evaporator dan dibuang pada kondensor. Pada penelitian ini refrigeran yang
digunakan R134a.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Gambar 3.6 Tabung berisi refrigeran R134a
3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal
Dalam pembuaran mesin penyejuk udara sederhana memerlukan beberapa
peralatan pendukung sebagai berikut:
a. Pemotong Pipa (Tube Cutter)
Tube cutter adalah alat yang diunakan untuk memotong pipa tembaga hasil
pemotongan dengan Tube cutter rapi dan tidak membuat pipa rusak atau
bengkok, pemotongan dengan tube cutter memudahkan dalam proses pengelasan.
Gambar 3.7 Pemotong pipa (tube cutter) (http://olx.co.id/iklan/pipe-cutter-alat-potong-pipa-tembaga-IDjdfPu.html)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
b. Pelebar Pipa (Tube Expander)
Tube expander adalah alat yang berfungsi untuk membesarkan diameter
pada ujung pipa tembaga. Pelebaran bertujuan agar pipa tembaga dengan mudah
disambungkan pada pipa tembaga yang lainnya.
Gambar 3.8 Pelebar pipa (tube expander) (http://olx.co.id/iklan/pipe-cutter-alat-potong-pipa-tembaga-IDjdfPu.html)
c. Manifold Gauge
Manifold gauge adalah alat untuk mengukur tekanan pada refrigeran.
Manifold gauge mengukur tekanan pada saat mesin beroperasi maupun tidak
beroperasi. Manifold gauge biru mengukur tekanan evaporator atau tekanan hisap
pada kompresor, sedangkan manifold gauge merah mengukur tekanan keluaran
pada kondensor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 3.9 Manifold gauge
d. Thermostat
Thermostat adalah alat pendukung dalam mesin pendingin yang mempunyai
fungsi sebagai pencegah terjadinya pembekuan/frosting dan sebagai pengatur
temperature dalam ruangan agar dapat disetel sesuai kebutuhan.
Gambar 3.10 Thermostat (http://www.tokopedia.comhakmthermostat-kulkas-2-pintu)
e. Kipas (Fan)
Kipas (fan) memiliki fungsi untuk menghisap udara dan udara akan
dihembuskan ke evaporator. Udara yang bersentuhan dengan evaporator akan
berubah menjadi dingin dan selanjutnya udara dikeluarkan pada lobang
pembuangan. Pada penelitian ini kipan menggunakan exhaust fan berdaya 35
watt.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Gambar 3.11 Kipas (Fan) (https://jualelektronik.comproductmaspion-exhaust-fan-dinding-12-inch-mv-
303nex)
f. Alat dan Bahan Las
Alat dan bahan las berfungsi untuk memanaskan pipa tembaga, yang
nantinya pipa tembaga tersebut bisa disambung atau dilepaskan dan juga dapat
menambal pipa tembaga jika terjadi kebocoran. Bahan yang digunakan untuk
menyambungkan pipa tembaga adalah bahan kuningan dan borak.
Gambar 3.12 Alat las
g. Pompa Vakum
Pompa vakum digunakan untuk menyedot refrigeran dari dalam komponen
sistem pendinginan, gas udara dan uap air yang tidak terkondensasi akan di
hilangkan, dengan hilangnya udara dan uap air maka laju aliran refrigerasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
nantinya akan ringan dan juga umur filter akan bertambah panjang karena tidak
ada uap air yang terjebak difilter.
Gambar 3.13 Pompa vakum (https://www.ralali.com/krisbow-kw1900535-vacuum-pump-34hp-kw19-535-
104923003)
h. Plat besi siku
Plat siku digunakan sebagai kerangka utama dalam pembuatan mesin
penyejuk udara lokal.
Gambar 3.14 Alumunium (http://www.alumitec.com.au/aluminium-extrusion.php)
i. Acrylic
Bahan acrylic digunakan sebagai dinding pelinding dari evaporator, dinding
acrylic dibuat dengan bentuk segi empat dengan tiga lobang yaitu satu lobang
masuknya angin dan dua lobang pembuangan angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Gambar 3.15 Acrylic (https://adityaprinting.wordpress.com/tag/bahan-acrylic/)
j. Styrofoam
Bahan styrofoam digunakan sebagai pelapis dari actylic, tujuan pemasangan
styrofoam adalah untuk mencegah kalor berlebih masik kedalam ruangan
evaporator, dan juga agar proses pendinginan terjadi semakin cepat.
Gambar 3.16 Styrofoam
3.3 Pembuatan Mesin Penyejuk Udara Lokal
Langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan mesin penyejuk udara
sederhana yaitu:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
a. Mempersiapkan komponen utama mesin kompresi uap yaitu: kompresor,
kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter, refrigeran R134a. Alat pendukung
dalam sistem kompresi uap juga harus tersedia separti manifold gauge, alat
pemotong pipa, pompa vakum, alat las dan alat-alat lainnya yang
dipergunakan dalam pembuatan mesin penyejuk udara.
b. perancang mesin dan membuat kerangka, proses ini membutuhkan grenda
potong untuk memmotong palat besi, plat siku, mur dan baut sebagai alat
untuk menyambungkan plat besi satu dengan yang lainnya.
c. Kompresor diletakan pada bagian bawah kerangka. Penyambungan
kompresor dengan kondensor dilakukan dengan proses pengelasan,
pemasangan manifold gauge ditempatkan pada kedua komponen tersebut.
Gambar 3.17 Pemasangan kompresor dengan kondensor
d. Kondensor diletakan pada bagian samping kiri mesin, pada pipa masukan
kompresor disambungkan dengan filter kemudian pipa kapiler,
penyambungan dilakukan dengan cara dilas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
e. Evaporator dipasang pada bagian dalam kerangka, evaporator dihubungkan
dengan keluaran pada pipa kapiler dengan dilas, dilanjutkan dengan
pengelasan pada pipa tembaga keluaran dari evaporator ke pipa tembaga
masukan kompresor.
Gambar 3.18 Pemasangan evaporator
f. Pemvakuman dilakukan dengan menggunakan pompa vakum fungsi
pembakuman ini adalah untuk mengeluarkan udara yang masih terjebak
dalam komponen mesin kompresi uap, proses ini dilakukan agar proses
pendinginan nantinya dapat bekerja dengan maksimal.
g. Pada perancangan mesin pendingin ini menggunakan refrigeran R134a,
refrigeran diperlukasn debagai fluida kerja dari mesin pendingin. Pengisian
refrigeran harus sesuai dengan kinerja dari mesin tersebut agar mesin dapat
bekerja secara maksimal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Gambar 3.19 Pengisian refigeran R134a
h. Pemasangan kipas pada dinding ruangan evaporator berfungsi untuk
menghisap udara luar dan dihembuskan ke evaporator. Saat udara terkena
evaporator maka suhu udara akan mengalami penurunan dan selanjutnya
udara dingin dikeluarkan dari ruangan evaporator melalui lobang keluaran.
Gambar 3.20 Pemasangan kipas input
i. Pemasangan saklar on/off pada mesin kompresi uap berfungsi untuk
menyalakan dan mematikan mesin. Pada kipas tak lupa diberi saklar
berfungsi untuk menyalakan dan mematikan kipas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 3.21 Pemasangan saklar on/off kompresor dan kipas
j. Pemasangan thermostat sebagai alat pendukung pada mesin penyejuk udara
sederhana berfungsi sebagai pengatur suhu. Thermostat berfungsi sebagai
pememutus aliran listrik pada kompresor, ketika suhu yang diinginkan pada
evaporator telah tercapai maka dengan otomatis kompresor akan berhenti dan
menyala kembali pada suhu tertentu.
Saklar kipas Saklar kompresor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Objek Penelitian
Objek yang diteliti adalah mesin penyejuk udara lokal dengan siklus
kompresi uap, mesin yang di rancang menggunakan komponen standar yang
tersedia di pasaran. Mesin penyejuk udara memiliki ukuran: panjang 67 cm x
lebar 46,5 cm x tinggi 117 cm. Mesin pendingin udara lokal yang dibuat
menggunakan daya kompresor 1/5 PK. Gambar 4.1 menyajikan skematik mesin
penyejuk udara lokal yang di gunakan sebagai objek penelitian.
Gambar 4.1 Mesin penyejuk udara lokal
Kondensor
Manifold Gauge
kompresor
Kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
4.2 Posisi Alat Ukur Di Dalam Penelitian
Skematik penelitian mesin penyejuk udara dan letak alat ukur yang digunakan
dalam penelitian pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Posisi alat ukur pada mesin penyejuk udara lokal
Keterangan untuk Gambar 4.2:
a. Twb dan Tdb
Pemasangan Termometer bola basah dan bola kering dilakukan untuk
mengukur kondisi udara luar, alat ukur ini diletakan didekat kipas penyedot udara.
b. T1
Pemasangan Termokopel dilakukan untuk mengetahui dan mengukur suhu
udara sebelum melewati evaporator, pemasangan Termokopel dilakukan dengan
cara menempelkan ujung Termokopel pada permukaan pipa tembaga.
c. T3
Pemasangan Termokopel dilakukan untuk mengetahui dan mengukur suhu
udara setelah melewati evaporator, pemasangan Termokopel dilakukan dengan
cara menempelkan ujung Termokopel pada permukaan pipa tembaga.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
d. T4
Pemasangan Termokopel dilakukan untuk mengetahui dan mengukur suhu
evaporator, pemasangan Termokopel dilakukan dengan cara menempelkan ujung
Termokopel pada permukaan evaporator.
e. T5
Pemasangan Termokopel dilakukan untuk mengetahui dan mengukur suhu
udara yang di hembuskan kipas dari ruang evaporator, Termokopel diletakan
didepan lobang output udara.
f. Pevap
Pressure gauge (warna biru) digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran
sebelum masuk ke kompresor, pemasangan Termokopel dilakukan dengan cara
menempelkan ujung Termokopel pada permukaan evaporator.
g. Pkond
Pressure gauge (warna merah) digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran
setelah keluar dari kompresor, pemasangan Termokopel dilakukan dengan cara
menempelkan ujung Termokopel pada permukaan evaporator.
4.3 Alat Bantu Penelitian
Penelitian mesin penyejuk ruangan lokal memerlukan alat bantu pengukur
yang digunakan untuk menampilkan dan mengambil data selama penelitian
berlangsung :
a. Termokopel dan penampil suhu digital
Termokopel digunakan untuk merubah perbedaan suhu pada benda menjadi
tegangan listrik melalui sensor suhu. Penampil suhu digital dugunakan untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
menampilkan suhu benda yang diukur. Termokopel dan penampil suhu digital
disajikan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Termokopel dan penampilsuhu digital
(http://id.aliexpress.com/item/New-2014-Digital-Thermometer-K-Type-Thermocouple-2-Probe-Sensor-Metal-1300C-2372F-
Dropship/32262944734.html)
b. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengetahui batas waktu dalam pengambilan data
saat pengujian mesin penyejuk udara lokal berlangsung.
Gambar 4.4 Stopwatch (http://www.mansionathletics.com)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
c. Termometer bola basah dan bola kering
Termometer bola basah dan bola kering berfungsi untuk menampilkan dan
mengukur suhu udara sebelum memasuki kondensor.
Gambar 4.5 Termometer bola basah dan bola kering
(http://masterindosupplier.blogspot.co.id/2014/07/hygrometer.html)
d. Ice pack
Ice pack berfungsi sebagai variasi dan alat bantu pendinginan dalam mesin
penyejuk udara lokal, Ice pack yang digunakan tipe: C1-420G memiliki panjang
25 cm, lebar 14 cm, tinggi1,5 cm.
Gambar 4.6 Ice pack
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
4.4 Alur Penelitian
Pada Gambar 4.7 menunjukan diagram alur pembuatan dan penelitian mesin
penyejuk udara lokal.
Gambar 4.7 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin penyejuk udara lokal
4.5 Variasi Penelitian
Pengujian mesin penyejuk ruangan ini dilakukan dengan beberapa variasi.
Suhu udara yang dihasilkan dicatat dalam setiap variasinya. Pengambilan data –
Tidak baik
Ya
Tidak
Ya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
data yang lain juga diperlukan untuk menggambarkan diagram P-h dan proses
siklus udara pada diagram psychrometric chart.
Tabel 4.1 Variasi penelitian
Variasi Kondisi mesin menyala 1 Tanpa menggunakan ice pack 2 Menggunakan 7 ice pack 3 Menggunakan 15 ice pack
4.6 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data dilakukan dengan proses sebagai berikut :
a. Persiapan termokopel, termometer bola basah dan bola kering, dan kanel rol.
b. Persiapan pemasangan termokopel ke penampil suhu digital, peletakan
termometer bola basah dan bola kering pada tempat yang sudah ditentukan,
dan mengkoneksikan mesin ke tegangan listrik.
c. Menghidupkan mesin penyejuk udara dan mulai pengambilan data.
Data yang di catat dalam proses pengujian:
Pevap : Tekanan refrigeran masuk kompresor.
Pkond : Tekanan refrigeran keluar kompresor.
Twb :Temperatur bola basah.
Tdb : Temperatur bola kering.
T1 : Temperatur suhu sebelum melewati evaporator
T3 : Temperatur suhu udara setelah melewati evaporator.
T4 : Temperatur suhu pada evaporator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
T5 : Temperatur suhu udara yang di hembuskan kipas dari ruang
evaporator.
Variasi:
Waktu Pevap Pkond T1 T3 T4 T5 Twb (oC)
Tdb (oC) (menit) Psi Psi (oC) (oC) (oC) (oC)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
.....
4.7 Cara Mengolah Data
Pengolahan data dan pembahasan dilakukan selama penelitian berlangsung :
a. Data yang diperoleh pada mesin penyejuk udara lokal selanjutnya dimasukan
pada Tabel 4.2.
b. Menggambarkan hasil proses siklus kompresi uap pada p-h diagram.
c. Dari hasil gambar pada p-h diagram maka data yang diperoleh adalah nilai
entalpi (h1, h2, h3, dan h4), suhu kondensor (Tc), dan suhu evaporator (Te).
Tabel 4.2 Tabel pencatatan hasil pengujian alat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
d. Setelah nilai entalpi diketahui langkah berikutnya adalah menghitung kerja
kompresor (Win), energi kalor yang diserap evaporator (Qin), energi kalor yang
dilepaskan oleh kondensor (Qout ), COPactual dan COPideal , efisiensi (ƞ) dari
mesin penyejuk udara lokal. Perhitungan data dilakukan dengan menggunakan
perhitungan pada Persamaan (2.1) kerja kompresor persatuan massa refrigeran,
Persamaan (2.2) Banyaknya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan
massa refrigeran, Persamaan (2.3) kalor yang diserap evaporator persatuan
massa refrigeran, Persamaan (2.4) menghitung (COPaktual), Persamaan (2.5)
menghitung (COPideal), dan Persamaan (2.6) menghitung efisiensi mesin
penyejuk udara lokal.
e. Hasil dari perhitungan selanjutnya digambarkan dalam bentuk grafik terhadap
waktu, hal ini bertujuan agar hasil dari penggambaran grafik dapat dibahas
dengan mempertimbangkan dari hasil – hasil sebelumnya dan akan mengacu
pada tujuan penelitian sehingga dapat mempermudah dalam langkah
pembuatan pembahasan.
4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan diperoleh dari pembahasan, hasil - hasil data yang diperoleh
mengacu selama penelitian sedang berlangsung. Kesimpulan adalah intisari dari
pembahasan dan kesimpulan harus dapat menjawab dari tujuan penelitian. Saran
bertujuan untuk memberikan pendapat dari hasil - hasil penelitian sebelumnya,
sehingga dalam penelituan selanjutnya dapat dilakukan dengan lebih baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
BAB V
HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian
Hasil dari penelitian pada mesin penyejuk udara lokal dengan mengguakan
siklus kompresi uap dengan variasi tanpa menggunakan ice pack, menggunakan 7
ice pack, menggunakan 15 ice pack yang meliputi: Termometer bola basah (Twb),
dan termometer bola kering (Tdb), suhu udara sebelum melewati evaporator (T1),
suhu udara setelah melewati evaporator (T3), suhu evaporator (T4), suhu udara
yang di hembuskan kipas dari ruang evaporator (T5), tekanan refrigeran sebelum
masuk ke kompresor (Pevap), tekanan refrigeran setelah keluar dari kompresor
(Pkond).
Tabel 5.1 Hasil data dari percobaan tanpa menggunakan ice pack
Waktu Pevap Pkond T1 T3 T4 T5 Twb (oC)
Tdb (oC) (menit) Psi Psi (oC) (oC) (oC) (oC)
20 11 200 22,8 42,4 0,7 25,1 25,5 27,5
40 12 200 22,8 43,0 -2,2 24,6 25,5 27,5
60 13 200 22,6 50,5 -1,6 24,1 25,5 27,5
80 13 212 22,2 49,1 -2,1 23,7 25,5 27,5
100 13 200 21,9 50,0 -3,4 23,5 25,5 27,5
120 13 205 22,0 49,7 -3,9 23,5 25,5 27,5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Tabel 5.2 Hasil data dari percobaan dengan menggunakan 7 ice pack
Waktu Pevap Pkond T1 T3 T4 T5 Twb (oC)
Tdb (oC) (menit) Psi Psi (oC) (oC) (oC) (oC)
0 10 200 22,5 43,5 - 3,9 22,4 25 29
20 11 225 20,2 49,7 -4,0 21,9 25 29
40 11 225 20,6 49,0 -5,1 21,7 25 29 60 12 240 19,4 54,2 -4,7 21,6 25 29
80 11 240 21,6 49,3 -5,8 22,1 25 29
100 11 240 21,7 50,0 -5,7 22,2 25 29
120 11 240 21,6 50,4 -5,5 22,6 25 29
140 11 240 21,2 50,5 -5,8 22,7 25 29
160 12 240 21,5 55,5 -3,2 23,0 25 29
180 11 225 21,8 54,3 -3,5 23,1 25 29
200 11 240 21,6 54,3 -3,5 23,2 25 29
220 11 240 21,8 55,0 -4,0 23,1 25 29
240 11 240 21,6 54,2 -4,1 23,2 25 29
260 11 240 21,6 54,9 -2,8 23,3 25 29
280 11 240 22,0 54,6 -1,7 23,5 25 29
Tabel 5.3 Hasil data dari percobaan dengan menggunakan 15 ice pack
Waktu Pevap Pkond T1 T3 T4 T5 Twb (oC)
Tdb (oC) (menit) Psi Psi (oC) (oC) (oC) (oC)
20 14 250 17,4 55,5 1,4 21,3 24 28,5
40 12 225 20,0 51,7 -1,9 20,2 24 28,5
60 10 225 20,9 52,8 0,9 19,8 24 28,5
80 10 225 20,7 53,4 -0,5 20,4 24 28,5
100 10 212 21,3 50,5 -3,0 21,0 24 28,5
120 10 200 21,1 50,0 -4,3 21,5 24 28,5
140 10 200 20,0 50,1 -3,5 21,6 24 28,5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
160 10 200 20,8 49,9 -6,5 21,8 24 28,5
180 10 200 20,9 49,9 -6,3 22,1 24 28,5
200 10 212 20,5 50,6 -5,9 22,0 24 28,5
220 10 212 21,0 51,0 -5,3 22,3 24 28,5
240 10 212 21,0 50,9 -5,8 22,4 24 28,5
260 10 225 20,6 52,2 -5,0 22,5 24 28,5
280 10 212 21,2 49,1 -5,8 22,6 24 28,5
300 10 200 20,6 48,8 -7,6 22,9 24 28,5
320 10 200 19,7 49,4 -7,3 23,0 24 28,5
340 10 212 20,7 49,9 -6,6 23,1 24 28,5
360 10 200 21,3 49,3 -7,0 23,2 24 28,5
380 10 200 20,8 50,0 -6,7 23,4 24 28,5
400 10 212 20,7 50,8 -6,6 23,4 24 28,5
420 10 212 20,0 50,9 -6,9 23,5 24 28,5
5.2 Pengolahan Data Hasil Penelitian
a. Perhitungan Siklus Kompresi Uap
Perhitungan yang dilakukan pada siklus kompresi uap dapat diselesaikajn
dengan menggunakan perhitungan pada P-h diagram dengan acuan menggunakan
data yang telah diperoleh selama penelitian. Pada P-h diaram data yang digunakan
meliputi tekanan kondensor dan tekanan evaporator. Sedangkan pada P-h diagram
data yang didapat setelah melakukan penggambaran adalah suhu kerja kondensor
(Tkond), suhu kerja evaporator (Tevap), nilai entalpi refrigeran pada saat keluar
evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (h2), nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor (h3), dan nilai entalpi refrigeran pada
saat masuk evaporator (h4).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Perhitungan yang dilakukan dalam pencarian suhu kerja kondensor (Tkond)
dan suhu kerja evaporator (Tevap) dengan menggunakan data dari Pout dan Pin, data
yang diperoleh menggunakan satuan psi. Sebelum hasil data digambarkan pada P-
H diagram data Pout dan Pin dapat diubah menjadi tekanan absolut dengan satuan
bar, berikut cara konversi:
Pin = (11 + 14,7) x 0,0689476 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃
= 1,77 bar
Pout = (200 + 14,7) x 0,0689476 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃
= 14,8 bar
Tabel 5.4 Hasil variasi 1 tanpa menggunakan ice pack yang telah dikonversikan dari satuan psi ke satuan bar.
No Waktu Tekanan (Psi) Tekanan (bar) (menit) Pkond Pevap Pkond Pevap
1 20 200 11 14,8 1,77 2 40 200 12 14,8 1,84 3 60 200 13 14,8 1,90 4 80 212 13 15,6 1,90 5 100 200 13 14,8 1,90 6 120 205 13 15,1 1,90
Tabel 5.5 Hasil variasi 2 menggunakan 7 ice pack yang telah dikonversikan dari satuan psi ke satuan bar.
No Waktu Tekanan (Psi) Tekanan (bar) (menit) Pkond Pevap Pkond Pevap
1 60 240 12 17,5 1,84 2 120 240 11 17,5 1,77 3 180 225 11 16,5 1,77 4 240 240 11 17,5 1,77 5 280 240 11 17,5 1,77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Tabel 5.6 Hasil variasi 3 menggunakan 15 ice pack yang telah dikonversikan dari satuan psi ke satuan bar.
No Waktu Tekanan (Psi) Tekanan (bar) (menit) Pkond Pevap Pkond Pevap
1 80 225 10 16,5 1,70 2 160 200 10 14,8 1,70 3 240 212 10 15,6 1,70 4 320 200 10 14,8 1,70 5 420 212 10 15,6 1,70
Setelah dilakukan konversi dari satuan psi ke satuan bar, maka lang
selanjutnya adalah dengan membuat P-h diagram dan mencari data entalpi seperti:
suhu kerja pada kondensor (Tkond), suhu kerja pada evaporator (Tevap), nilai entalpi
refrigeran pada saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada saat
masuk kondensor (h2), nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor (h3), dan
nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator (h4).
Gambar 5.1 P-h diagram dengan variasi tanpa ice pack menit ke 20 h1 h2 h3=h4
Pkond
Pevap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Dari gambar P-h diagram yang disajikan pada Gambar 5.1, dengan variasi
tanpa menggunakan ice pack yang di ambil pada menit ke 20 dapat menghasilkan
data suhu kerja pada kondensor (Tkond), suhu kerja pada evaporator (Tevap), dan
nilai-nilai entalpi refrigeran yang terjadi pada siklus kompresi uap yaitu: nilai
entalpi refrigeran pada saat keluar evaporator (h1), nilai entalpi refrigeran pada
saat masuk kondensor (h2), nilai entalpi refrigeran pada saat keluar kondensor
(h3), dan nilai entalpi refrigeran pada saat masuk evaporator (h4).
Tabel 5.7 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Entalpi kJ/kg (menit) h1 h2 h3 h4
1 20 413 475 270,0 270,0 2 40 420 475 262,5 262,5 3 60 420 475 275,0 275,0 4 80 420 470 270,0 270,0 5 100 420 470 275,0 275,0 6 120 425 463 270,0 270,0
Tabel 5.8 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi menggunakan 7 ice pack.
No Waktu Entalpi kJ/kg (menit) h1 h2 h3 h4
1 60 420 470 275,0 275,0 2 120 420 475 275,0 275,0 3 180 420 475 263,0 263,0 4 240 420 480 275,0 275,0 5 280 425 475 275,0 275,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Tabel 5.9 Nilai-nilai entalpi refrigeran siklus kompresi uap dengan variasi menggunakan 15 ice pack.
No Waktu Entalpi kJ/kg (menit) h1 h2 h3 h4
1 80 420 475 275,0 275,0 2 160 420 475 270,0 270,0 3 240 420 475 275,0 275,0 4 320 420 475 270,0 270,0 5 420 420 475 270,0 270,0
Tabel 5.10 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Suhu (oC) (menit) Tc Te
1 20 54 -13 2 40 54 -12 3 60 54 -11 4 80 57 -11 5 100 54 -11 6 120 55 -11
Tabel 5.11 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi menggunakan 7 ice pack.
No Waktu Suhu (oC) (menit) Tc Te
1 60 62 -12 2 120 62 -13 3 180 59 -13 4 240 62 -13 5 280 62 -13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
Tabel 5.12 Nilai suhu kerja kondensor dan evaporator dengan variasi menggunakan 15 ice pack.
No Waktu Suhu (oC) (menit) Tc Te
1 80 58 -13 2 160 54 -13 3 240 57 -13 4 320 54 -13 5 420 57 -13
Setelah penggambaran pada P-h diagram selesai maka didapatkan beberapa
data yang nantinya dapat digunakan untuk mencari besarnya kerja kompresor
(Win), mencari besarnya energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap
evaporator (Qin), mencari besarnya energi kalor persatuan massa jenis refrigeran
yang dilepaskan oleh kondensor (Qout ), mencari besarnya COPactual, mencari
besarnya COPideal, mencari besarnya Efisiensi (ƞ) pada mesin bersiklus kompresi
uap yang dipergunakan pada mesin penyejuk udara.
Contoh perhitungan diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack.
1. Menghitung besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran, dapat dihitung dengan
Persamaan 2.1 yaitu: Win = h2 – h1 (kJ/kg). Contoh perhitungan diambil dari
variasi 1 tanpa menggunakan ice pack menit ke 20.
Win = h2 - h1 (kJ/kg)
Win = (475 – 413) kJ/kg
Win = 62 kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Tabel 5.13 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Entalpi kJ/kg (menit) h1 h2 Win
1 20 413 475 62 2 40 420 475 55 3 60 420 475 55 4 80 420 470 50 5 100 420 470 50 6 120 425 463 38
Tabel 5.14 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dengan menggunakan 7 ice pack.
No Waktu Entalpi kJ/kg (menit) h1 h2 Win
1 60 420 470 50 2 120 420 475 55 3 180 420 475 55 4 240 420 480 60 5 280 425 475 50
Tabel 5.15 Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) dengan menggunakan 15 ice pack.
No Waktu Entalpi kJ/kg (menit) h1 h2 Win
1 80 420 475 55 2 160 420 475 55 3 240 420 475 55 4 320 420 475 55 5 420 420 475 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
2. Banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)
Banyaknya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran
dapat dihitung dengan Persamaan (2.2) yaitu: Qout = h2 – h3 (kJ/kg). Contoh
perhitungan untuk Qout diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack menit
ke 20.
Qout = h2 – h3 (kJ/kg)
Qout= (475 - 270) kJ/kg
Qout = 205 kJ/kg.
Tabel 5.16 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg) (menit) h2 h3 Qout
1 20 475 270,0 205,0 2 40 475 262,5 212,5 3 60 475 275,0 200,0 4 80 470 270,0 200,0 5 100 470 275,0 195,0 6 120 463 270,0 193,0
Tabel 5.17 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) dengan menggunakan 7 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg) (menit) h2 h3 Qout
1 60 470 275,0 195,0 2 120 475 275,0 200,0 3 180 475 263,0 212,0 4 240 480 275,0 205,0 5 280 475 275,0 200,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Tabel 5.18 Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) dengan menggunakan 15 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg) (menit) h2 h3 Qout
1 80 475 275,0 200,0 2 160 475 270,0 205,0 3 240 475 275,0 200,0 4 320 475 270,0 205,0 5 420 475 270,0 205,0
3. Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)
Besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dapat
dihitung dengan Persamaan 2.3 yaitu: Qin = h1 – h4 = h1 – h3 (kJ/kg). Contoh
perhitungan untuk Qin diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack menit
ke 20.
Qin = h1 – h4 = h1– h3 (kJ/kg)
Qin = (413 – 270) kJ/kg
Qin = 143 kJ/kg
Tabel 5.19 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg) (menit) h1 h3=h4 Qin
1 20 413 270,0 143,0 2 40 420 262,5 157,5 3 60 420 275,0 145,0 4 80 420 270,0 150,0 5 100 420 275,0 145,0 6 120 425 270,0 155,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
Tabel 5.20 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) dengan menggunakan 7 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg) (menit) h1 h3=h4 Qin
1 60 420 275 145 2 120 420 275 145 3 180 420 263 157 4 240 420 275 145 5 280 425 275 150
Tabel 5.21 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) dengan menggunakan 15 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg) (menit) h1 h3=h4 Qin
1 80 420 275 145 2 160 420 270 150 3 240 420 275 145 4 320 420 270 150 5 420 420 270 150
4. COPaktual mesin siklus kompresi uap
COPaktual adalah perbandingan antara besarnya kalor yang diserap oleh
evaporator dengan banyaknya konsumsi listrik yang digunakan sebagai penggerak
kompresor dapat dihitung 2.4 yaitu COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1).
Contoh perhitungan untuk COPaktual diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice
pack menit ke 20.
COPaktual = Qin / Win = (h1 – h4) / (h2 – h1)
COPaktual = 143 kJ/kg / 62 kJ/kg
COPaktual = 2,3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Tabel 5.22 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg) COPaktual (menit) Qin Win
1 20 143 62 2,30 2 40 158 55 2,86 3 60 145 55 3,63 4 80 150 50 3,00 5 100 145 50 2,90 6 120 155 38 4,07
Tabel 5.23 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi dengan menggunakan 7 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
COPaktual (menit) Qin Win
1 60 145 50 2,90 2 120 145 55 2,63 3 180 157 55 2,85 4 240 145 60 2,41 5 280 150 50 3,00
Tabel 5.24 COPaktual mesin siklus kompresi uap variasi dengan menggunakan 15 ice pack.
No Waktu Entalpi (kJ/kg)
COPaktual (menit) Qin Win
1 80 145 55 2,63 2 160 150 55 2,72 3 240 145 55 2,63 4 320 150 55 2,72 5 420 150 55 2,72
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
5. COPideal mesin siklus kompresi uap
COP ideal adalah COP maksimal yang dapat di capai oleh mesin siklus
kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan 2.5 yaitu: COPideal = TeTc−Te
Contoh perhitungan untuk COPideal diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice
pack menit ke 20.
COPideal = (Te) / (Tc – Te)
COPideal = (-13 + 273,15) / ((54 + 273,15) – (-13 + 273,15))
COPideal = 4,88
Tabel 5.25 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Suhu (oC) COPideal (menit) Tkond Tevap
1 20 54 -13 4,88 2 40 54 -12 4,95 3 60 54 -11 5,03 4 80 57 -11 4,85 5 100 54 -11 5,03 6 120 55 -11 4,97
Tabel 5.26 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi menggunakan 7 ice pack.
No Waktu Suhu (oC) COPideal (menit) Tkond Tevap
1 60 62 -12 4,52 2 120 62 -13 4,46 3 180 59 -13 4,61 4 240 62 -13 4,46 5 280 62 -13 4,46
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Tabel 5.27 COPideal mesin siklus kompresi uap dengan variasi menggunakan
15 ice pack.
No Waktu Suhu (oC) COPideal (menit) Tkond Tevap
1 80 58 -13 4,66 2 160 54 -13 4,88 3 240 57 -13 4,71 4 320 54 -13 4,88 5 420 57 -13 4,71
6. Efisiensi mesin siklus kompresi uap (Ƞ)
Efisiensi mesin siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan 2.6
yaitu: Ƞ= (COPAktual / COPIdeal) x 100%. Contoh perhitungan untuk efisiensi
diambil dari variasi 1 tanpa menggunakan ice pack menit ke 20.
Ƞ = (COPAktual/ COP Ideal) x 100 %
Ƞ = (2,30/4,88) x 100 %
Ƞ = 47,10 %
Tabel 5.28 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (Ƞ) dengan variasi tanpa menggunakan ice pack.
No Waktu Kinerja mesin penyejuk udara (menit) COPaktual COPideal Ƞ
1 20 2,30 4,88 47,10 2 40 2,86 4,95 57,69 3 60 2,63 5,03 52,25 4 80 3,00 4,85 61,40 5 100 2,90 5,03 57,61 6 120 4,07 4,97 81,85
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
Tabel 5.29 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (Ƞ) dengan variasi menggunakan 7 ice pack.
No Waktu Kinerja mesin penyejuk udara (menit) COPaktual COPideal Ƞ
1 60 2,90 4,52 64,03 2 120 2,63 4,46 58,85 3 180 2,85 4,61 61,77 4 240 2,41 4,46 53,93 5 280 3,00 4,46 67,13
Tabel 5.30 Efisiensi mesin siklus kompresi uap (Ƞ) dengan variasi menggunakan 15 ice pack.
No Waktu Kinerja mesin penyejuk udara (menit) COPaktual COPideal Ƞ
1 80 2,63 4,66 56,38 2 160 2,72 4,88 55,70 3 240 2,63 4,71 55,76 4 320 2,72 4,88 55,70 5 420 2,72 4,71 57,67
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Gambar 5.2 Perbandingan suhu udara yang dihasilkan dari 3 variasi
Dari grafik mesin penyejuk udara lokal dapat diketahui bahwa untuk
mencapai suhu 23,5 oC variasi 1 yaitu tanpa menggunakan ice pack membutuhkan
waktu 120 menit, pada variasi 1 kondisi awal sebelum mencapai 120 menit suhu
yang dihasilkan lebih tinggi dari 23,5oC yaitu mencapai 25,1 oC. Pada variasi 2
yaitu menggunakan 7 ice pack dengan suhu awal keluaran yaitu 22,4 oC dan
membutuhkan waktu 280 menit untuk mencapai suhu 23,5 oC. Sedangkan pada
variasi 3 yaitu menggunakan 15 ice pack dengan suhu awal keluaran yaitu 21,3 oC
dan membutuhkan waktu 420 menit untuk mencapai suhu 23,5 oC.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
5.3. Pembahasan
a. Karakteristik Mesin Penyejuk Udara Lokal
Hasil dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh data pada P-h diagram.
Hasil yang didapat dari P-h diagram meliputi, besarnya kerja kompresor (Win),
banyaknya kalor yang dilepas oleh kondensor (Qout), banyaknya kalor yang
diserap oleh evaporator (Qin), Coefficient of Performance Actual (COPaktual),
Coefficient of performance Ideal (COPideal) dan efisiensi (η) dari mesin siklus
kompresi uap. Untuk melihati perbandingan dari setiap variasi dapat dilihat pada
Gambar 5.3 – Gambar 5.8.
Gambar 5.3 Perbandingan Win dari 3 variasi
Pada Gambar 5.3 perbandingan pada grafik Win (kJ/kg) dari 3 variasi
diperoleh dari nilai rata – rata dari setiap variasi Win, data tertinggi pada grafik
menggunakan 15 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 55,0 kJ/kg dan data
49
50
51
52
53
54
55
56
Win
,kJ/
kg
Tanpa menggunakan
ice pack
Menggunakan 7 ice pack
Menggunakan 15 ice pack
51,6
54,0
55,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
terendah pada grafik yaitu tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai nilai
sebesar 51,5 kJ/kg
.
Gambar 5.4 Perbandingan Qout dari 3 variasi
Pada Gambar 5.4 perbandingan pada grafik Qout (kJ/kg) dari 3 variasi
diperoleh dari nilai rata – rata dari setiap variasi Qout, data tertinggi pada grafik
menggunakan 15 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 203,0 kJ/kg dan data
terendah pada grafik yaitu tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai nilai
sebesar 200,9 kJ/kg
199,5
200
200,5
201
201,5
202
202,5
203
203,5
Qou
t, kJ/
kg
200,9
202,4
203,0
Tanpa menggunakan
ice pack
Menggunakan 7 ice pack
Menggunakan 15 ice pack
203,0
202,0
201,0
200,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Gambar 5.5 Perbandingan Qin dari 3 variasi
Pada Gambar 5.5 perbandingan pada grafik Qin (kJ/kg) dari 3 variasi
diperoleh dari nilai rata – rata dari setiap variasi Qin, data tertinggi pada grafik
tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai nilai sebesar 149,2 kJ/kg dan data
terendah pada grafik yaitu menggunakan 15 ice pack yang mempunyai nilai
sebesar 148,0 kJ/kg.
Gambar 5.6 Perbandingan COPaktual dari 3 variasi
147,4147,6147,8
148148,2148,4148,6148,8
149149,2149,4
Qin
, kJ/
kg
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3
3,1
3,2
CO
P akt
ual
148,4
148,0
149,2
2,75 2,68
3,12
Tanpa menggunakan
ice pack
Menggunakan 7 ice pack
Menggunakan 15 ice pack
Menggunakan 15 ice pack
Menggunakan 7 ice pack
Tanpa menggunakan
ice pack
148,0
149,0
3,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
Pada Gambar 5.6 perbandingan pada grafik COPaktual dari 3 variasi diperoleh
dari nilai rata – rata dari setiap variasi COPaktual, data tertinggi pada grafik tanpa
menggunakan ice pack yang mempunyai nilai sebesar 3,12 dan data terendah
pada grafik yaitu menggunakan 15 ice pack yang mempunyai nilai sebesar 2,68.
Gambar 5.7 Perbandingan COPideal dari 3 variasi
Pada Gambar 5.7 perbandingan pada grafik COPideal dari 3 variasi diperoleh
dari nilai rata – rata dari setiap variasi COPideal, data tertinggi pada grafik tanpa
menggunakan ice pack yang mempunyai nilai COPideal sebesar 4,94 dan data
terendah pada grafik yaitu menggunakan 7 ice pack yang mempunyai nilai
COPideal sebesar 4,50.
4,2
4,3
4,4
4,5
4,6
4,7
4,8
4,9
5
1
Series1 Series2 Series3
CO
P ide
al
4,94
4,50
4,77
Menggunakan 7 ice pack
Tanpa menggunakan
ice pack
Menggunakan 15 ice pack
5,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Gambar 5.8 Perbandingan efisiensi (Ƞ) dari 3 variasi
Pada Gambar 5.8 perbandingan pada grafik efisiensi (Ƞ) dari 3 variasi
diperoleh dari nilai rata – rata dari setiap variasi efisiensi (Ƞ), data tertinggi pada
grafik tanpa menggunakan ice pack yang mempunyai nilai efisiensi (Ƞ) sebesar
63,1% dan data terendah pada grafik menggunakan 15 ice pack yang mempunyai
nilai efisiensi (Ƞ) sebesar 56,1%
.b. Suhu Udara Keluar Dari Mesin Penyejuk Udara Lokal
Suhu udara yang keluar dari mesin penyejuk udara lokal yang bekerja
dengan siklus kompresi uap setelah 120 menit bekerja adalah 23,5 oC dengan
kondisi awal suhu keluaran 25,1 oC, Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan suhu
udara yang keluar dari mesin penyejuk udara selama 120 menit, suhu udara
tersebut dihasilkan tanpa menggunakan bantuan ice pack. Untuk mesin penyejuk
udara lokal dengan bantuan ice pack yang diletakan di dalam ruang evaporator
pada mesin penyejuk udara, suhu awal yang dihasilkan dengan menggunakan 7
52
54
56
58
60
62
64
1
Series1 Series2 Series3
Efisi
ensi
Tanpa menggunakan
ice pack
Menggunakan 7 ice pack
Menggunakan 15 ice pack
63,1%
61,1%
56,1%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
ice pack adalah 22,4 o C dan waktu yang diperlukan untuk kembali ke suhu
normal 23,5 oC yaitu selama 280 menit, Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan suhu
udara yang keluar dari mesin penyejuk udara selama 280 menit, sedangkan suhu
awal yang dihasilkan dengan menggunakan 15 ice pack adalah 21,3 oC dan waktu
yang diperlukan untuk kembali ke suhu normal 23,5 oC yaitu selama 420 menit
Gambar 5.2 menjelaskan perjalanan suhu udara yang keluar dari mesin penyejuk
udara selama 420 menit
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat diketahui
beberapa kesimpulan dari ke tiga variasi mesin penyejuk udara lokal dengan
siklus kompresi uap antara lain sebagai berikut :
a. Mesin penyejuk udara lokal menggunakan komponen mesin kulkas dengan
daya kompresor 1/5 PK dan ice pack berhasil dibuaat dan dapat bekerja dengan
baik.
b. Nilai tertinggi COPaktual yang dicapai yaitu 3,12 pada variasi tanpa
menggunakan ice pack, nilai tertinggi COPideal yang dicapai yaitu 4,94 pada
variasi tanpa menggunakan ice pack dan nilai efisiensi tertinggi yang dicapai
yaitu 63,1% pada variasi tanpa menggunakan ice pack.
c. Waktu yang dibutuhkan mesin penyejuk udara lokal untuk mencapai suhu 23,5
oC pada variasi menggunakan 7 ice pack memerlukan waktu 280 menit dengan
kondisi suhu awal 22,4 oC. Pada variasi menggunakan 15 ice pack
memerlukan waktu 420 menit dengan kondisi suhu awal 21,3 oC.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
6.2 Saran
Dari hasil penelitian mesin penyejuk udara lokal dapat diperoleh beberapa
saran yang dapat dijadikan pengembangan dan perbaikan :
a. Mendesign ulang letak evaporator pada mesin penyejuk udara lokal.
Evaporator seharusnya diletakan sejajar dengan kipas penghisap udara, hal ini
bertujuan agar udara yang masuk dapat langsung melewati evaporator dan
pendinginan dapat terjadi secara maksimal.
b. Menambahkan alat pengatur kecepatan pada kipas penyedot udara sehingga
udara yang masuk dapat diatur, dengan adanya pengatur kecepatan pada kipas
maka suhu output pada mesin penyejuk udara dapat diatur sesuai keinginan.
Semakin kencang rpm pada kipas maka suhu yang dihasilkan tidak efisien
cenderung mendekati suhu ruangan.
c. Pengisian refrigeran jangan terlalu banyak karena dapat menyebabkan
kompresor mengalami panas yang berlebih dan dapat menyebabkan over
heat, pengisian ideal pada manifold gauge evaporator (warna biru) antara 5
sampai 10 psi, dan pada manifold gauge kondensor (warna merah) antara 120
sampai 200 psi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, Khairil., 2010, Efek beban Pendingin Terhadap Kinerja Sistem Mesin
Pendingin
Cahyadi, Nur, Aris dan Sudjud, Darsopuspito., 2014, Studi Eksperimen Variasi
Beban Pendinginan pada Evaporator Mesin Pendingin Difusi Absorpsi
Musicool22-DMF.
Effendy, Marwan., 2015, pengaruh kecepatan putar poros kompresor terhadap
prestasi kerja mesin ac.
Khairil Anwar, Khairil, Dkk., 2010, efek temperatur pipa kapiler terhadap kinerja
mesin pendingin.
Mastur, dan Andi Hidayat., 2015, analisa kerja kompresor terhadap penggunaan
refrigeran R134a dan hidrikarbon jenis propane iso butane (PIB).
Sumanto., 2004, Dasar-dasar Mesin Pendingin, Yogyakarta : Andi Offset
Stoecker, WF., 1987, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, Penerbit Erlangga.
Kangirine.”Kompresor1”.http://kangirie.blogspot.co.id/2014/01/kompresor-1.html
(diakses tanggal14 Januari 2014)
Alkonusa, Author. ”Macam-macam jenis AC pendingin ruangan”.
http://www.alkonusa.com/news/macam-macam-jenis-ac-pendingin-
ruangan/ (diakses tanggal 14 maret 2016)
Tokopedia.”pipa kapiler ukuran 0,80 mm bahan tembaga (ss112)”.
https://panduanrefrigerasi.blogspot.co.id. diunduh tanggal 28 Agustus 2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
Indotaiding. ”Kompresor Hermetic Copeland 6Shh-3500-TFD”. https://www.
indotrading.com/product/compressor-semi-hermeticp179399.as px. diunduh
tanggal 28 Agustus 2017
Fathurohman, Apit.”Kondensor berpendingin udara”.http://linasundariter
modinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensor-berpendingin-udara.html.
diunduh tanggal 28 Agustus 2017
Utomo, Frandhoni.”aplikasi perpindahan panas sistem bioetanol”.http://fran
dhoni.blogspot.co.id/2015/05/aplikasi-perpindahan-panas-sistem.html.
diunduh tanggal 28 Agustus 2017
Aris prastyo, elga.”Pengertian Kulkas, Bagian-Bagian Kulkas, dan Cara Kerja
Kulkas”. http://www.edukasielektronika.com/2015/09/pengertian-kulkas-
bagian-bagian-kulkas.html. diunduh tanggal 28 Agustus 2017
Fathurohman, Apit.”Evaporator kerin”. http:/ /lina sundaritermodinamika.
blogspot.co.id/ 2015/04/evaporator.html. diunduh tanggal 28 Agustus 2017
Bppp.”Dasar dasar refrigerasi”. http://www.bppptegal.com/web/index.ph/artikel97
-artikel/artikel-permesinan-kapal-perikanan/166-dasar-dasar-refrigerasi.
diunduh tanggal 28 Agustus 2017
Allibaba.”Evaporator”.http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/e
vaporator.html. diunduh tanggal 28 Agustus 2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
Sparepart pendingin.”Filter kulkas 1x2 jalan & 1x1 jalan kosong”. https://
sparepartpendingin.wordpress.com/compressor-ac/filter-kulkas-1-x-2-jalan
-1-x-1-jalan-kosong/. diunduh tanggal 28 Agustus 2017
cvastro.com.”Refrigeran R134a”. http://www.globalsources.com/si/AS/Foshan-
Liangyou/6008845808800/pdtl/Refrigeran-r134a/1066898352.htm. diunduh
tanggal 28 Agustus 2017
Lazada.co.id.” KDK Wall Exhaust Fan / Kipas Exhaust Dinding 10" 25 RQN -
Abu-abu”. http://www.kdk.jp/product_show_all.aspx?id=11 diunduh
tanggal 28 Agustus 2017
Fathurohman, Apit.”Kondensor berpendingin udara”. https://www.equipment
sexporters.comproducts-labs.phpthai.alibaba.com/. diunduh tanggal 2
September 2017
Alibaba.com.”evaporator untuk kulkas , tegak freezer”. http://www.ebah.com.
brcontentabaagefylafisica-industrial-apostila-tcl-2010-parte-3part=2.
diunduh tanggal 2 September 2017
Bukalapak.com.”Tube Cutter Sellery 3-30mm Alat Pemotong Pipa Alat Potong
Pipa Tembaga Aluminium Tubing Cutter 1/8" - 11/8" “.http://olx.co.id/iklan
/pipe-cutter-alat-potong-pipa-tembaga-IDjdfPu.html. diunduh tanggal 2
September 2017
Tokopedia.com. ”Thermostat mesin pendingin”. http://www.tokopedia.
comhakmthermostat-kulkas-2-pintu. diunduh tanggal 2 September 2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Ralali.com.”KRISBOW KW1900535 Vacuum Pump 3/4Hp KW19-535”.
https://www.ralali.com/krisbow-kw1900535-vacuum-pump-34hp-kw19-535-
104923003. diunduh tanggal 2 September 2017
Alumitec. ”Architectural Aluminium Extrusion”. http://www.alumitec.com.
au/aluminium-extrusion.php. diunduh tanggal 2 September 2017
Adityaprinting. ”pusat actyliclaser – actrylic - murah”. https://adityaprinting
.wordpress.com/tag/bahan-acrylic/. diakses tanggal 7 Maret 2013
Aliexpress.” Homebrew dalam ruangan bergegas termometer, 2015 mobil
Termometro Digital baru K K-tipe termokopel, 2 Probe Sensor logam 1300c
2372fDropship”.http://id.aliexpress.com/item/New-2014-Digital-Thermome
ter-K-Type-Thermocouple-2-Probe-Sensor-Metal-1300C-2372F-Dropship/
32262944734.html. diunduh tanggal 2 September 2017
Amazon.com.”ACCUSPLIT Survivor III S3MAGXLBK Stopwatch with Clock
and Extra-Large Display “.http://www.mansionathletics.com. diunduh
tanggal 2 September 2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
LAMPIRAN
a. Lampiran 1
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 20
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
b. Lampiran 2
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
98
c. Lampiran 3
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
99
d. Lampiran 4
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
100
e. Lampiran 5
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 100
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
101
f. Lampiran 6
P-h diagram variasi tanpa menggunakan ice pack menit ke 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
102
g. Lampiran 7
P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack menit ke 60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
103
h. Lampiran 8
P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack menit ke 120
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
104
i. Lampiran 9
P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack menit ke 180
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
105
j. Lampiran 10
P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack menit ke 240
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
106
k. Lampiran 11
P-h diagram variasi menggunakan 7 ice pack menit ke 280
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
107
l. Lampiran 12
P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack menit ke 80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
108
m. Lampiran 13
P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack menit ke 160
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
109
n. Lampiran 14
P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack menit ke 240
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
110
o. Lampiran 15
P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack menit ke 320
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
111
p. Lam,piran 16
P-h diagram variasi menggunakan 15 ice pack menit ke 420
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI