PERBANDINGAN R-134a DAN R-502 SEBAGAI REFRIGERAN PRIMER PADA EFEKTIFITAS KERJA MESIN PENDINGIN DENGAN ETHYLENE GLYCOL SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER SKRIPSI

Gratis

0
1
145
7 months ago
Preview
Full text
(1)PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI PERBANDINGAN R-134a DAN R-502 SEBAGAI REFRIGERAN PRIMER PADA EFEKTIFITAS KERJA MESIN PENDINGIN DENGAN ETHYLENE GLYCOL SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh HILARION ARYO SEKAR PRABHADAMAR NIM: 125214029 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2014 i

(2) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI COMPARISON BETWEEN R-134a AND R-502 AS PRIMARY REFRIGERANT AT COEFFICIENT OF PERFORMANCE OF REFRIGERATOR WHICH USE ETHYLENE GLYCOL AS SECONDARY REFRIGERANT FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirement To obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department By HILARION ARYO SEKAR PRABHADAMAR Student Number: 125214029 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2014 ii

(3) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

(4) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

(5) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

(6) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

(7) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI INTISARI Mesin pendingin pada penelitian ini adalah mesin yang digunakan untuk membekukan air atau dapat disebut juga freezer. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui dan membandingkan karakteristik mesin pendingin dengan siklus kompresi uap yang menggunakan refrigeran sekunder. Karakteristik mesin pendingin meliputi perhitungan (1) penyerapan energi kalor per satuan massa refrigeran pada evaporator ( ), (2) pelepasan kalor per satuan massa refrigeran pada kondensor ( ), (3) kerja per satuan massa refrigeran pada kompresor ( ), (4) laju massa refrigeran R-134a dan R-502 pada mesin pendingin ( ̇ ), (5) COP ideal dan aktual mesin pendingin, (6) efisiensi mesin pendingin ( ), (7) mengukur nilai arus listrik pada kompresor dari waktu ke waktu, dan menghitung besarnya daya listrik yang dikonsumsi kompresor. Penelitian dilakukan dengan menggunakan mesin pendingin yang terdiri dari kompresor hermetic dengan daya 124 watt berdasarkan yang tertera pada nameplate, kondensor tipe 12U, filter 3 lubang, pipa kapiler (capillary tube) dengan diameter dalam 0,026 inchi (0,66 mm) dan panjang 2 meter, dan evaporator yang dibuat dari pipa tembaga dengan diameter dalam 0,25 inchi (6,35 mm) dan panjang 8 meter. Refrigeran primer yang digunakan ada dua macam, yaitu Tetrafluoroethane (R-134a) yang tergolong hydrofluorcarbon (HFC) yang ⁄ ∙ ℉ dan bekerja pada tekanan tinggi dengan Cp = 0,3366 chlorodifluoromethane atau chloropentafluoroethane (R-502) yang tergolong Chloro Fluoro Carbon (CFC) yang juga bekerja pada tekanan tinggi dengan Cp = ⁄ ∙ ℉. Selain itu, mesin pendingin yang digunakan di dalam 0,2958 penelitian ini juga menggunakan ethylene glycol sebagai refrigeran sekunder. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, (1) penyerapan energi kalor per satuan massa refrigeran oleh R-134a lebih besar dibandingkan R-502 yang ditunjukkan dengan nilai rata-rata energi kalor yang diserap yaitu 167,82 kJ/kg dan 147,79 kJ/kg. (2) pelepasan energi kalor per satuan massa refrigeran oleh R134a lebih besar dibandingkan R-502 yang ditunjukkan dengan nilai rata-rata energi kalor yang dilepas yaitu 226,81 kJ/kg dan 210,94 kJ/kg. (3) kerja per satuan massa refrigeran dengan R-134a lebih kecil dibandingkan dengan R-502 yaitu 58,99 kJ/kg dan 63,15 kJ/kg. (4) laju aliran massa R-134a lebih besar dibandingkan dengan R-502 yang ditunjukkan dengan nilai rata-rata laju aliran massa yaitu 2,59 g/s dan 2,44 g/s. (5) COP ideal dan COP aktual R-134a lebih besar dibandingkan R-502 yaitu 3,66 dibandingkan 3,07 dan 2,85 dibandingkan 2,35. (6) efisiensi mesin pendingin dengan R-134a lebih besar dengan R-502 yaitu 0,78 dan 0,76. (7) daya listrik yang diserap oleh kompresor dengan R-134a lebih kecil dibandingkan dengan R-502 yaitu 152,38 watt dan 153,63 watt. Kata kunci: mesin pendingin, R-502, siklus kompresi uap, refrigeran sekunder, ethylene glycol. vii

(8) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI ABSTRACT Refrigerating machine category in this research is freezer which is used for freezing water. The research purposes are studying and comparing refrigerating machine characteristic with vapour compression refrigeration cycle which uses secondary refrigerant. (1) Heat absorption per refrigerant mass unit in evaporator ( ), (2) heat discharge per refrigerant mass unit in condenser ( ), (3) work per refrigerant mass unit in compressor ( ), (4) mass flow rate of R134a and R-502 in refrigerating machine ( ̇ ), (5) ideal and actual COP of refrigerating machine, (6) efficiency of refrigerating machine ( ), (7) measuring electric current in compressor over time, and calculating electric power which is consumed by compressor. This research has been done by using refrigerating machine which is comprised of hermetic compressor 124 watt (based on nameplate information), condenser 12U type, filter with 3 channels, capillary tube with inner diameter 0.026 inch (0.66 mm) and length of 2 meter, and evaporator which is made up of copper tube with inner diameter 0.25 inch (6.35 mm) and length of 8 meter. This research used 2 types of primary refrigerant; those are Tetrafluoroethane (R-134a) classified as hydrofluorcarbon (HFC) which works in high pressure state with Cp ⁄ ∙ ℉ and chlorodifluoromethane or chloropentafluoroethane (R= 0.3366 502) classified as Chloro Fluoro Carbon (CFC) which works also in high pressure ⁄ ∙ ℉. Furthermore, ethylene glycol as condition with Cp = 0,2958 secondary refrigerant is used in the research. The research result indicates that, (1) heat absorption per refrigerant mass unit by R-134a is greater than heat absorption by R-502 which is proved by average point of heat absorption 167.82 kJ/kg and 147.79 kJ/kg. (2) Heat discharge per refrigerant mass unit by R-134a is greater compared with heat discharge by R-502 which is proved by average point of heat discharge 226.81 kJ/kg and 210.94 kJ/kg. (3) Work per refrigerant mass unit with R-134a is lower than using R-502 where 58.99 kJ/kg and 63.15 kJ/kg respectively. (4) Mass flow rate of R-134a is higher than mass flow rate of R-502 where it is indicated by average point of mass flow rate respectively 2.59 g/s and 2.44 g/s. (5) Ideal and actual COP of R-134a is greater than R-502, namely each of the values is 3.66 compared with 3.07 and 2.85 compared with 2.35. (6) Efficiency of refrigerating machine using R-134a is higher than using R-502, namely each of the points is 0.78 and 0.76 respectively. (7) Electric power which is consumed by compressor with R-134a is lower than R-502, is 152.38 watt and 153.63 watt respectively. Keywords: refrigerating machine, R-502, vapour compression refrigeration cycle, secondary refrigerant, ethylene glycol. viii

(9) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR NOTASI h : enthalpy (kJ/kg) m : laju aliran massa refrigerant pada mesin pendingin (g/s) p : tekanan (psia) atau (bar) P : daya listrik yang digunakan compressor (watt) atau (J/s) Qin : energi kalor per satuan massa refrigerant yang diserap (kJ/kg) QL : energi kalor per satuan massa refrigerant yang diserap (kJ/kg) Q in : laju penyerapan energi kalor (kJ/s) Qout : energi kalor per satuan massa refrigerant yang dilepas (kJ/kg) QH : energi kalor per satuan massa refrigerant yang dilepas (kJ/kg) Q out : laju pelepasan energi kalor (kJ/s) s : entropy (kJ/kg) T : temperature atau suhu (oC, oF) TH : temperature reservoir bersuhu tinggi (K) TL : temperature reservoir bersuhu rendah (K) v : volume jenis/specific volume (m3/kg) Win : kerja compressor per satuan massa refrigerant (kJ/kg) WC : kerja compressor per satuan massa refrigerant (kJ/kg) W C : daya atau laju energi yang diserap oleh compressor (kJ/s) ηII : efisiensi hukum kedua Termodinamika atau efisiensi mesin pendingin ix

(10) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas semua kebaikan yang telah dilimpahkan-Nya sehingga penulis mampu menyusun Skripsi, menyelesaikan studi dengan hasil yang memuaskan. Judul Skripsi adalah Perbandingan R134a dan R-502 sebagai Refrigeran Primer pada Efektifitas Kerja Mesin Pendingin dengan Ethylene Glycol sebagai Refrigeran Sekunder. Penyusunan skripsi ini tentunya berat, namun dengan bantuan, bimbingan, dan saran yang konstruktif dari berbagai pihak, penulis mampu menyelesaikan Skripsi dengan hasil yang baik. Dengan kerendahan hati, penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., sebagai Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan sebagai Dosen Pembimbing Skripsi. 3. A. Prasetyadi S.Si., M.Si., sebagai Dosen Pembimbing Akademik. 4. Seluruh Dosen, Staf Karyawan, dan Laboran Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah bekerja keras melayani semua hal demi kelancaran pendidikan. 5. Hadrian Edy Suharyo dan Paulina Maria Sri Maryati selaku orang tua penulis yang senantiasa mendukung dan memotivasi penulis dalam belajar dan menyelesaikan Skripsi, serta keluarga penulis yang lain, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. 6. Angelina Corbara Damar K. sebagai kekasih dan sahabat istimewa penulis yang setia mendengarkan keluh kesah penulis dan selalu memberikan saransaran konstruktif bagi penulis. 7. FX. Pamungkas dan Lorentius Nico Advery sebagai rekan seperjuangan penulis dalam membuat alat penelitian dan penyusunan Skripsi. x

(11) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 8. Teman-teman Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, teman-teman UKM Mapasadha, dan semua pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga dengan naskah Skripsi yang telah disusun ini dapat memberikan banyak manfaat bagi penerapan teknologi tepat guna untuk masa depan yang lebih baik serta menjadi sumber inspirasi bagi mahasiswa maupun pembaca lainnya dalam menciptakan inovasi di bidang teknologi. Ketidaksempurnaan penulisan naskah ini menjadi motivasi bagi penulis untuk terus belajar. Oleh sebab itu, segala bentuk saran dan kritik yang membangun akan penulis terima. Penulis mohon maaf apabila terdapat informasi yang tidak lengkap dalam naskah ini. Yogyakarta, 14 Juli 2014 Penulis, Hilarion Aryo Sekar Prabhadamar xi

(12) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL………………………………………………….... i TITLE PAGE…………………………………………………................ ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………….….. iii HALAMAN PENGESAHAN……………………………………….…. iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA………………………………... v PERNYATAAN PERSETUJUAN……………………………………... vi INTISARI……………………………………………………………...... vii ABSTRACT…………………………………………………………………… viii DAFTAR NOTASI…………………………………………………………..… xi KATA PENGANTAR………………………………………………………..... x DAFTAR ISI……………………………………………………………….….. xii DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………... xv DAFTAR TABEL………………………………………………………….….. xviii BAB I BAB II PENDAHULUAN………………………………………………... 1 1.1 Latar Belakang…………………………………………….….. 1 1.2 Rumusan Masalah………………………………………….…. 4 1.3 Tujuan Penelitian……………………………………………... 5 1.4 Batasan Penelitian…………………………………….………. 5 1.5 Manfaat Penelitian………………………………………….… 6 LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA………….… 8 2.1 Landasan Teori……………………………………………….. 8 2.1.1 Siklus Carnot dan Siklus Balik Carnot……………………... 8 2.1.2 Model Sistem Refrigerasi Gas: Siklus Balik Brayton……… 16 2.1.3 Skala Temperatur Termodinamika…………………………. 19 2.1.4 Siklus Ideal Kompresi Uap…………………………………. 19 2.1.5 Siklus Aktual Kompresi Uap……………………………….. 25 2.1.6 Refrigeran.………………………………………………….. 28 2.1.6.1 Refrigeran Primer………………………………………... 29 2.1.6.2 Refrigeran Sekunder……………………………………... 32 2.1.7 Komponen-komponen Mesin Pendingin…………………… 34 2.1.7.1 Kompresor………………………………………………... 34 xii

(13) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.1.7.2 Kondenser………………………………………………… 38 2.1.7.3 Pipa kapiler dan katup ekspansi…………………………... 39 2.1.7.4 Evaporator………………………………………………... 40 2.1.8 Daya Listrik………………………………………………… 41 2.1.9 Efisiensi Hukum Kedua Termodinamika (ηII)……………… 41 2.2 Tinjauan Pustaka……………………………………………… 43 PERAKITAN FREEZER…………………………………………. 47 3.1 Persiapan Perakitan Freezer………………………………….. 47 3.2 Daftar Bahan dan Peralatan pada Penelitian………………….. 47 3.2.1 Kompresor……………………………………...................... 56 3.2.2 Kondenser……………………………………....................... 56 3.2.3 Filter….…………………………………............................... 57 3.2.4 Pipa kapiler……………………………………..................... 57 3.2.5 Evaporator……………………………………...................... 58 3.2.6 Pressure Gauge…………………………………….............. 59 3.3 Proses Perakitan Freezer……………………………………... 60 3.4 Proses Pengujian Freezer…………………………………….. 66 METODOLOGI PENELITIAN………………………………….. 67 4.1 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian………………………… 67 4.2 Obyek Penelitian……………………………………………… 69 4.3 Skema Alat Penelitian………………………………………... 69 4.4 Variasi Penelitian……………………………………………... 70 4.5 Cara Mendapatkan Data……………………………………… 71 4.6 Cara Mengolah Data………………………………………….. 72 4.7 Cara Memperoleh Kesimpulan……………………………….. 73 HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………... 74 5.1 Hasil Penelitian………………………………………………. 74 5.2 Perhitungan…………………………………………………… 77 5.3 Pembahasan…………………………………………………... 93 KESIMPULAN DAN SARAN…………………………………... 102 6.1 Kesimpulan…………………………………………………… 102 6.2 Saran………………………………………………………….. 104 DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………. 105 BAB III BAB IV BAB V BAB VI xiii

(14) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI LAMPIRAN…………………………………………………………………… 107 xiv

(15) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Proses berlangsungnya siklus Carnot pada sistem tertutup... 10 Gambar 2.2 Diagram p-v Siklus Carnot………………………………… 12 Gambar 2.3 Skema dan diagram T-s Siklus Balik Carnot……………… 12 Gambar 2.4 Perbandingan COPR dari mesin pendingin reversible, irreversible, dan imposible………………………………… 15 Gambar 2.5 Skema Siklus Balik Brayton……………………………….. 16 Gambar 2.6 Diagram T-s dan p-v Siklus Balik Brayton………………... 17 Gambar 2.7 Prinsip kerja mesin pendingin……………………………... 20 Gambar 2.8 Skema komponen mesin pendingin dan diagram T-s siklus ideal kompresi uap…………………………………………. 24 Gambar 2.9 Siklus Ideal Kompresi Uap pada diagram p-h……………... 25 Gambar 2.10 Skema dan diagram T-s Siklus Aktual Kompresi Uap…….. 26 Gambar 2.11 Titik beku larutan-larutan ethylene glycol…………………. 33 Gambar 2.12 Diagram fase larutan anti beku…………………………….. 33 Gambar 2.13 Hermetic compressor (section view 2D)………………………… 35 Gambar 2.14 Hermetic compressor (section view 3D)………………………… 36 Gambar 2.15 Semi-hermetic compressor (section view 2D)…………………… 36 Gambar 2.16 Semi-hermetic compressor (section view 3D)…………………… 37 Gambar 2.17 Compressor pada mobil…………………………………………. 37 Gambar 2.18 a. Condenser untuk mobil; b. Condenser untuk freezer…… 38 Gambar 2.19 Pipa kapiler (capillary tube)……………………………….. 39 Gambar 2.20 Thermal Expansion Valve (TXV)…………………………... 40 Gambar 2.21 a. AC evaporator; b. Fridge evaporator…………………… 40 Gambar 3.1 Kompresor Hermetic…………………………………………….. 56 Gambar 3.2 Kondeser Tipe 12-U……………………………………….. 56 Gambar 3.3 Filter……………………………………………………………... 57 Gambar 3.4 Pipa kapiler………………………………………………………. 58 Gambar 3.5 Evaporator……………………………………………………….. 58 Gambar 3.6 Low Pressure Gauge…………………………………………….. 59 xv

(16) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.7 High Pressure Gauge……………………………………………. 59 Gambar 3.8 Posisi pemasangan kondenser…………………………………… 60 Gambar 3.9 Saluran keluar fluida saat proses pemvakuman terdapat pada filter…………………………………………………... 64 Gambar 4.1 Diagram Alir Pelaksanaan Tugas Akhir…………………… 67 Gambar 4.2 Skema Alat Penelitian…………………………………………… 70 Gambar 5.1 Ilustrasi penentuan nilai enthalpy, TH, TL, dan tekanan…… 82 Gambar 5.2 COP aktual dari waktu ke waktu untuk mesin pendingin dengan fluida kerja R-502 sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.11…………………………………………….. Gambar 5.3 93 COP aktual dari waktu ke waktu untuk mesin pendingin dengan fluida kerja R-134a sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.19…………………………………………….. Gambar 5.4 94 Efisiensi mesin pendingin dari waktu ke waktu dengan fluida kerja R-502 sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.11………………………………………………….. Gambar 5.5 95 Efisiensi mesin pendingin dari waktu ke waktu dengan fluida kerja R-134a sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.19………………………………………………….. Gambar 5.6 Laju massa R-502 dari waktu ke waktu sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.11………………………………. Gambar 5.7 96 Laju massa R-134a dari waktu ke waktu sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.19………………………… Gambar 5.8 95 96 Grafik konsumsi daya listrik mesin pendingin dengan penggunaan R-502 dari waktu ke waktu sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.11…………………………. Gambar 5.9 97 Daya listrik dari waktu ke waktu untuk mesin pendingin dengan fluida kerja R-134a sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.19…………………………………………….. 98 xvi

(17) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 5.10 COP aktual mesin pendingin dari waktu ke waktu dengan fluida kerja R-502 dan R-134a pada hari pertama………… Gambar 5.11 COP aktual dari waktu ke waktu untuk mesin pendingin dengan fluida kerja R-502 dan R-134a pada hari kedua…... Gambar 5.12 99 99 COP aktual mesin pendingin menggunakan R-502 dan R134a sebagai fluida kerja pada hari ketiga………………… 100 xvii

(18) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Beberapa refrigerant halokarbon………………………….. 29 Tabel 2.2 Beberapa refrigerant anorganik…………………………… 30 Tabel 2.3 Beberapa refrigerant hidrokarbon………………………… 30 Tabel 3.1 Daftar Bahan……………………………………………...... 48 Tabel 3.2 Daftar Peralatan……………………………………………. 52 Tabel 3.3 Daftar Alat Ukur…………………………………………… 55 Tabel 5.1 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-502, 1 April 2014………………………………………... Tabel 5.2 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-502, 2 April 2014………………………………………... Tabel 5.3 78 Hasil Konversi satuan temperatur dan tekanan R-502, 2 April 2014………………………………………………….. Tabel 5.9 77 Hasil Konversi satuan temperatur dan tekanan R-502, 1 April 2014………………………………………………….. Tabel 5.8 76 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-134a, 7 April 2014………………………………………. Tabel 5.7 76 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-134a, 6 April 2014………………………………………. Tabel 5.6 75 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-134a, 5 April 2014………………………………………. Tabel 5.5 75 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-502, 3 April 2014………………………………………... Tabel 5.4 74 79 Hasil Konversi satuan temperatur dan tekanan R-502, 3 April 2014………………………………………………….. 80 Tabel 5.10 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-502, 1 April 2014.. 81 Tabel 5.11 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya compressor, R-502, 1 April Tabel 5.12 2014…………………………………………………........... 81 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-502, 2 April 2014.. 85 xviii

(19) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya compressor, R-502, 2 April 2014………………………………………………………... 85 Tabel 5.14 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-502, 3 April 2014.. 86 Tabel 5.15 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya compressor, R-502, 3 April 2014………………………………………………………... 86 Tabel 5.16 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-134a, 5 April 2014 87 Tabel 5.17 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya compressor, R-134a, 5 April 2014………………………………………………………... 88 Tabel 5.18 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-134a, 6 April 2014 88 Tabel 5.19 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya compressor, R-134a, 6 April 2014………………………………………………………... 89 Tabel 5.20 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-134a, 7 April 2014 89 Tabel 5.21 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya compressor, R-134a, 7 April 2014……………………………………………………....... 90 xix

(20) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Bidang refrigerasi dewasa ini banyak dikembangkan dan sudah banyak pula dipakai untuk berbagai keperluan, mulai dari keperluan rumah tangga hingga keperluan industri. Mesin-mesin pendingin sudah banyak diciptakan untuk berbagai kebutuhan manusia di bidang refrigerasi. Beberapa contoh mesin pendingin adalah kulkas, freezer, show case, cold storage, cold container, ice maker, ice skating rinks, dan mesin pendingin mayat (mortuary chamber). Sistem refrigerasi ini berperan penting dalam banyak bidang, misalnya bidang pengolahan makanan atau minuman dan bidang penyimpanan bahan-bahan kimia. Dalam industri makanan, banyak proses di dalamnya membutuhkan sistem refrigerasi, yaitu pengawetan atau pembekuan, serta pemrosesan bahan makanan atau minuman, dan distribusinya. Pada industri kimia, sistem refrigerasi juga digunakan untuk penyerapan kalor pada bahan-bahan kimia. Pada industri makanan, kondisi udara di tempat penyimpanan bahan makanan perlu diperhatikan. Bahan-bahan makanan seperti daging, ikan, buahbuahan, serta sayur-sayuran bersifat mudah membusuk karena aktifitas bakteri dapat berkembang pesat dalam proses pembusukan pada suhu ruang, berkisar 21,1˚C hingga 37,8˚C (Basbeth, 2012). Umur penyimpanan bahan-bahan makanan tersebut dapat diperpanjang dengan cara menyimpannya pada suhu rendah di atas suhu pembekuan bahan makanan tersebut. Ada pula bahan makanan setengah jadi, 1

(21) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2 seperti sosis atau nugget, sengaja dibekukan agar dapat bertahan hingga beberapa bulan lamanya hingga konsumen mengolahnya. Bahan makanan yang dikeluarkan dari cold storage akan didistribusikan ke pasar-pasar hingga akhirnya sampai pada konsumen dan disimpan di dalam kulkas sebelum diolah dan dikonsumsi. Dapat dicermati pada skema distribusi bahan makanan betapa pentingnya sistem refrigerasi untuk menjaga kualitas bahan makanan tetap baik hingga dikonsumsi. Proses distribusi bahan makanan ataupun makanan juga memerlukan ruang pendingin di dalam kendaraan atau kita dapat menyebutnya sebagai cold container. Setelah sampai di pasar, tentu bahan makanan atau makanan jadi ini perlu tempat untuk menyajikannya kepada konsumen agar konsumen dapat melihat langsung bahan makanan yang ditawarkan. Mesin pendingin jenis ini disebut freezer dan mesin guna menyajikan minuman disebut show case. Dalam pengolahan bahan makanan, seperti pengolahan susu, es krim, dan keju juga membutuhkan sistem refrigerasi. Pengolahan susu membutuhkan suhu rendah berkisar 3˚C hingga 4˚C untuk penyimpanan setelah melewati proses pasteurisasi selama kurang lebih 20 detik pada suhu kira-kira 73˚C. Pengolahan es krim mencampurkan bahan-bahan es krim pada suhu kira-kira 6˚C dan terus menerus diaduk sambil menurunkan suhu mencapai -5˚C kemudian disimpan pada suhu di bawah titik bekunya (Stoecker dan Jones, 1989). Pada industri kimia, beberapa proses yang membutuhkan sistem refrigerasi adalah proses pemisahan gas-gas, pengembunan gas, pemadatan atau pengendapan suatu zat di dalam campuran untuk memisahkannya dengan yang

(22) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3 lain, menjaga kondisi suhu rendah dalam penyimpanan gas cair agar tekanannya tidak berlebihan, dan penghilangan kalor reaksi. Campuran gas hidrokarbon dapat dipisahkan menjadi unsur-unsurnya dengan cara mendinginkan campuran tersebut, sehingga unsur yang tinggi titik didihnya akan mencair terlebih dahulu dan dapat dipisahkan secara fisik dengan unsur yang masih berbentuk gas (Stoecker dan Jones, 1989). Penulis tertarik untuk melakukan penelitian di bidang refrigerasi pada mesin pendingin dengan siklus kompresi uap karena begitu banyak peneliti yang mengerjakan penelitian pada bidang ini. Selain itu juga untuk memenuhi rasa ingin tahu penulis pada penggunaan refrigeran terbaik dalam siklus kompresi uap guna meningkatkan nilai Coefficient of Performance mesin pendingin. Dalam penelitian ini, refrigeran primer yang digunakan dan dibandingkan adalah R-134a dan R-502 serta ethylene glycol sebagai refrigeran sekunder. Hassan (2013) melakukan penelitian pada ice maker machine dengan menggunakan karbon methanol aktif sebagai adsorbent refrigerant working pair. Penelitiannya bertujuan untuk menghitung nilai penyerapan kalor pada evaporator di ice maker machine yang menggunakan karbon methanol aktif sebagai refrigeran dan untuk mengurangi konsumsi pada energi listrik. Latar belakang dari penelitiannya juga jelas, karena pada saat ini mesin pendingin dengan siklus kompresi uap didominasi oleh penggunaan electric compressor yang berdampak pada tingginya penggunaan daya listrik. Berbeda dengan mesin pendingin lainnya, ice maker machine yang dikerjakan Hassan (2013) tidak menggunakan electric compressor melainkan menggunakan adsorption reactor.

(23) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 4 Pada penelitian yang dilakukan oleh Antonijevic (2008), refrigeran yang dibandingkan adalah CO2 dengan R-134a. Karakteristik kedua refrigeran tersebut berbeda, sehingga berpengaruh pada komponen di mesin pendingin. Komponenkomponen utama pada mesin pendinginnya adalah kompresor, gas cooler, expansion valve, accumulator, dan internal heat exchanger (IHX). Internal Heat Exchanger (IHX) berfungsi untuk pendinginan dan pemanasan lanjut refrigeran CO2. Pada saat refrigeran CO2 keluar dari gas cooler, tekanan dan temperaturnya sangat tinggi, kondisi ini dimanfaatkan untuk proses pemanasan lanjut. Pada saat refrigeran CO2 keluar dari evaporator, tekanan dan suhunya sangat rendah, kondisi ini dimanfaatkan untuk proses pendinginan lanjut. Proses pemanasan lanjut bertujuan untuk mengubah fase CO2 dari campuran cair dan gas menjadi sepenuhnya gas sebelum masuk ke kompresor, sedangkan proses pendinginan lanjut bertujuan untuk menurunkan temperatur refrigeran setelah keluar dari gas cooler. Dengan turunnya temperatur refrigeran, coefficient of performance (COP) mesin pendingin meningkat. Proses pada gas cooler pun tidak sepenuhnya kondensasi, namun menggunakan pendinginan uap super kritis untuk mempercepat proses pelepasan kalor. 1.2 Rumusan Masalah Masalah yang dapat dirumuskan pada penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Perbandingan efektifitas kerja compressor pada mesin pendingin yang menggunakan R-134a dan R-502.

(24) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5 2. Perbandingan nilai COP mesin pendingin yang menggunakan R-134a dan R502. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini dijelaskan pada poin-poin di bawah ini. 1. Menghitung dan membandingkan nilai-nilai berikut ini. a. Penyerapan kalor per satuan massa refrigeran ( ) pada evaporator untuk R-134a dengan R-502. b. Pelepasan kalor per satuan massa refrigeran ( ) pada kondensor untuk R-134a dengan R-502. c. Kerja per satuan massa refrigeran ( ) pada kompresor. d. Laju massa refrigeran R-134a dan R-502 pada mesin pendingin ( ̇ ). e. Coefficient of Performance (COP) ideal dan COP aktual mesin pendingin dengan R-134a dan dengan R-502. f. Efisiensi mesin pendingin ( ), yaitu perbandingan antara nilai COP aktual dan nilai COP ideal. 2. Mengukur nilai arus listrik dan tegangan listrik yang digunakan kompresor dari waktu ke waktu dan menghitung daya yang digunakan kompresor dari waktu ke waktu selama proses pendinginan. 1.4 Batasan Penelitian Batasan-batasan pada penelitian ini dijabarkan dalam poin-poin di bawah ini. 1. Refrigeran primer pada penelitian ini adalah R-134a dan R-502.

(25) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 6 2. Refrigeran sekunder pada penelitian ini adalah ethylene glycol. 3. Beban pendinginan pada penelitian ini adalah air dengan volume 0,5 dm3. 4. Kompresor pada penelitian ini sesuai yang tertera pada nameplate adalah jenis hermetic compressor yang digunakan untuk kompresi refrigeran R-12. Spesifikasi motor listriknya sebagai berikut, yaitu daya 124 watt, arus listrik 0,92 ampere, beda potensial 220 VAC, frekuensi 50/60 Hz, 1 phase. 5. Kondensor pada penelitian ini mempunyai tipe 12-U. 6. Pipa kapiler pada penelitian ini berbahan tembaga dengan diameter dalam 0,026 inch (0,66 mm) dan panjang 2 meter. 7. Evaporator pada penelitian ini terbuat dari pipa tembaga dengan diameter dalam 0,25 inch (6,35 mm) dan panjang 8 meter. 8. Filter dalam penelitian ini memiliki tiga lubang, yaitu dua lubang berfungsi untuk saluran aliran refrigeran dari kondensor menuju pipa kapiler dan satu lubang lain berfungsi untuk mengeluarkan udara di dalam mesin pendingin pada saat proses pemvakuman. 9. Pressure gauge dalam pemelitian ini ada dua macam, yaitu low pressure gauge dengan kapasitas tekanan pengukuran 0 hingga 250 psi dan high pressure gauge dengan kapasitas tekanan pengukuran 0 hingga 500 psi. 10. Tekanan refrigeran pada saat pengisian adalah 5 psig. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang ingin diberikan penulis kepada masyarakat adalah sebagai berikut.

(26) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 7 1. Menjadi referensi pustaka bagi peneliti-peneliti lain yang hendak meneliti dan mengembangkan teknologi pada bidang mesin pendingin dengan siklus kompresi uap. 2. Menambah koleksi pustaka ilmu pengetahuan perpustakaan Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

(27) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Landasan Teori Dalam penelitian ini penulis meneliti pengaruh refrigeran terhadap COPR suatu mesin pendingin yang beroperasi dengan prinsip siklus kompresi uap. Oleh karena itu, properti dari refrigeran perlu untuk dipelajari dalam bab ini. Selain itu juga diperlukan pemahaman akan siklus kompresi uap serta dua siklus lain yang berkaitan erat dengan siklus kompresi uap, yaitu siklus balik Carnot dan siklus balik Brayton. 2.1.1 Siklus Carnot dan Siklus Balik Carnot (Reversed Carnot Cycle) Mesin kalor dikenal sebagai sebuah perangkat siklus, artinya sebuah perangkat yang bekerja dengan suatu siklus sebagai prinsip kerjanya. Fluida kerja mesin kalor dapat kembali ke kondisi awal setelah siklus pada mesin kalor berhenti. Hal demikian itu adalah prinsip proses reversible. Kerja dapat diberikan oleh fluida kerja di satu elemen mesin kalor selama siklus berlangsung dan kerja juga dapat diterima oleh fluida kerja di elemen mesin kalor yang lain selama siklus berlangsung. Beda atau selisih nilai kerja di antara dua elemen mesin kalor tersebut disebut kerja bersih mesin kalor. Efisiensi kerja sebuah mesin kalor sangat bergantung pada performa tiap proses yang berlangsung di dalam tiap elemen mesin kalor yang membentuk siklus. Kerja bersih mesin kalor, sebagai hasil dari efisiensi kerja mesin kalor, dapat dimaksimalkan dengan menggunakan proses-proses yang menyerap 8

(28) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 9 sejumlah kecil energi, namun menghasilkan energi yang jauh lebih besar. Untuk mencapai tujuan tersebut, proses-proses yang berlangsung haruslah reversible. Oleh karena itu, tidak mengejutkan apabila siklus yang paling efisien adalah siklus reversible karena siklus reversible terdiri dari proses-proses reversible. Siklus reversible tidak dapat dicapai karena irreversibilities pada tiap proses tidak dapat dihilangkan. Kemungkinan, siklus yang dikenal paling baik sebagai siklus reversible adalah siklus Carnot yang dikemukakan pertama kali pada tahun 1824 oleh ahli teknik berkebangsaan Perancis, Sadi Carnot. Secara teori, mesin kalor yang bekerja menggunakan prinsip siklus Carnot disebut mesin kalor Carnot. Siklus Carnot dibentuk oleh empat proses reversible, yang terdiri dari dua proses isothermal dan dua proses adiabatic, dan dapat dioperasikan baik dalam sistem tertutup maupun sistem aliran konstan (steady-flow system). Gambar 2.1 memberikan ilustrasi tentang sebuah sistem tertutup yang mengandung fluida gas di dalam sebuah rakitan piston-silinder adiabatic dan empat proses reversible yang membentuk siklus Carnot. Isolasi pada kepala silinder dapat dilepas guna menghubungkan kepala silinder dengan tabung penyimpan kalor supaya terjadi perpindahan kalor. Saat isolasi dipasangkan kembali akan mencegah terjadinya perpindahan kalor. Ekspansi reversible isothermal (proses 1-2, awalnya, temperatur gas adalah sumber energi pada suhu = ). Pada dan kepala silinder bersentuhan dengan . Gas melakukan ekspansi perlahan-lahan. Ketika gas melakukan ekspansi, temperatur gas cenderung berkurang. Akan tetapi, sesaat setelah gas melakukan ekspansi, kalor dari sumber energi atau tabung penyimpan

(29) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 10 Gambar 2.1 Proses berlangsungnya siklus Carnot pada sistem tertutup. Sumber: Fundamentals of Engineering Thermodynamics oleh M. J. Moran dan H. N. Shapiro, 2004 kalor merambat menuju gas sehingga temperatur gas meningkat hingga karena itu, temperatur gas dipertahankan konstan pada nilai kalor yang ditransferkan ke gas adalah . Oleh . Jumlah energi . Ekspansi reversible adiabatic (proses 2-3, temperatur turun dari ke ). Pada wilayah 2, reservoir panas atau tabung penyimpan kalor tidak lagi bersentuhan dengan kepala silinder dan diganti dengan isolasi sehingga sistem menjadi adiabatic. Gas di dalam sistem perlahan-lahan melakukan ekspansi dan memberikan kerja ke lingkungan hingga temperatur turun dari ke (wilayah 3). Piston di dalam sistem diasumsikan bebas gesekan dan proses yang berlangsung di dalam sistem berada dalam kondisi quasiequilibrium, sehingga proses yang berlangsung benar-benar reversible adiabatic. Kompresi reversible isothermal (proses 3-4, = ). Pada wilayah 3, isolasi pada kepala silinder dilepas, dan disentuhkan kembali dengan

(30) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI tabung penyimpan kalor pada suhu 11 . Pada proses ini, gas diberi kerja melalui tekanan piston ke arah dalam yang mendapat gaya dari luar sistem. Pada saat gas dikompresi, temperatur gas akan meningkat. Akan tetapi, sesaat setelah ada peningkatan temperatur gas, kalor langsung ditransfer kepada tabung penyimpan kalor sehingga temperatur gas tetap senilai . Oleh karena itu, temperature gas konstan. Sepanjang perbedaan temperatur antara gas dan reservoir tidak melampaui , maka proses perpindahan kalor berlangsung reversible. Jumlah kalor yang dilepaskan gas selama proses ini senilai . Kompresi reversible adiabatic (proses 4-1, temperature meningkat dari ke ). Pada wilayah 4, tabung penyimpan kalor bersuhu rendah atau reservoir dingin dipindahkan dan kepala silinder diisolasi kembali. Setelah itu, gas mengalami kompresi reversible sehingga gas kembali kepada kondisi awal (wilayah 1). Temperatur gas meningkat dari ke selama proses kompresi reversible adiabatic. Proses ini melengkapi sekaligus menutup siklus Carnot. Pada Gambar 2.2 ditunjukan siklus Carnot melalui diagram hubungan tekanan (P) dengan volume spesifik (v). Perlu diingat bahwa wilayah di bawah kurva mewakili batas kerja pada proses quasiequilibrium (internally reversible). Wilayah di bawah kurva 1-2-3 adalah kerja yang dilakukan gas selama ekspansi. Wilayah di bawah kurva 3-4-1 adalah kerja yang dikerjakan gas pada saat proses kompresi berlangsung. Wilayah yang dibatasi kurva 1-2-3-4-1 adalah kerja bersih yang dilakukan selama siklus berlangsung adalah selisih dari kerja gas saat ekspansi dan kerja gas saat kompresi.

(31) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 12 Gambar 2.2 Diagram P-v Siklus Carnot Sumber: Thermodynamics An Engineering Approach oleh Y. A. Çengel dan M. A. Boles, 2006 Gambar 2.3 Skema dan diagram T-s Siklus Balik Carnot Sumber: Thermodynamics An Engineering Approach oleh Y. A. Çengel dan M. A. Boles, 2006 Prinsip kerja siklus Carnot adalah prinsip kerja yang ideal dan digunakan sebagai ukuran efektifitas maksimal kerja mesin pendingin pada aplikasi seharihari, dan memang tidak realistis untuk diterapkan secara nyata atau dinyatakan pada siklus pendinginan. Gambar 2.3 memberikan ilustrasi siklus balik Carnot untuk terapan siklus Carnot pada siklus pendinginan. Siklus balik Carnot adalah

(32) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 13 pembalikan dari siklus Carnot. Membalik siklus berarti juga membalik arah interaksi kalor dan kerja. Mesin pendingin yang menggunakan prinsip kerja siklus balik Carnot disebut mesin pendingin Carnot. Formula untuk menentukan Coefficient of Performance dari siklus Carnot dapat dinyatakan dengan Persamaan (2.1) dan (2.2). COP COP = , , = = (2.1) ⁄ = ⁄ (2.2) dengan COPR,Car not adalah COP r efr iger ator , COPHP,Car not adalah COP pompa kalor (heat pump) , QL adalah jumlah kalor yang diserap dari lingkungan yang hendak didinginkan ( lingkungan ( ⁄ ). ⁄ ) , dan QH adalah jumlah kalor yang dilepaskan ke Dari persamaan (2.1) dan (2.2) dapat dikemukakan bahwa COP = COP + 1 (2.3) untuk nilai QL dan QH konstan. Dari hubungan tersebut dapat disimpulkan bahwa nilai COPHP,Carnot selalu lebih besar daripada satu dengan catatan nilai COPR,Carnot positif. Bagaimanapun juga, sebagian dari QH terbuang ke lingkungan melalui pipa atau perangkat lain dari mesin pendingin dan COPHP dapat turun hingga kurang dari satu saat temperatur lingkungan sangat rendah atau lebih rendah dari titik beku refrigeran yang digunakan. Bila hal ini terjadi, maka pompa kalor akan menjadi pemanas resistansi. Dua proses perpindahan kalor pada kondisi isothermal dari siklus Carnot

(33) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 14 dapat diterapkan pada mesin pendingin dengan siklus kompresi uap. Proses penyerapan kalor yang berlangsung di evaporator (1-2) dan proses pelepasan kalor yang berlangsung di kondensor (3-4) dapat dicapai di dalam aplikasi mesin pendingin karena dengan mempertahankan tekanan refrigeran atau membuat refrigeran pada tekanan konstan secara otomatis akan menghasilkan temperatur konstan. Akan tetapi, proses yang berlangsung di dalam kompresor (2-3) dan turbin (4-1) tidak dapat didekati dalam praktek nyata. Hal ini disebabkan proses kompresi melibatkan kompresi campuran fase cair dan uap, sedangkan proses ekspansi melibatkan refrigeran yang mengandung kelembaban tinggi. Keterangan pada paragraf di atas menunjukan seolah-olah persoalan fase campuran dapat dihindari dengan menerapkan siklus balik Carnot di luar wilayah fase campuran jenuh. Akan tetapi, pada kenyataannya tetap sulit mempertahankan temperatur pada nilai konstan selama proses penyerapan kalor dan pelepasan kalor. Oleh karena itu, siklus balik Carnot ini pun tidak dapat didekati oleh perangkat mesin pendingin sesungguhnya, tetapi dapat digunakan sebagai standard maksimal siklus pendinginan. Nilai COPR dari mesin pendingin yang bekerja pada kondisi reversible maupun irreversible dapat ditentukan menggunakan persamaan (2.1), dengan QL adalah jumlah kalor yang diserap dari medium bersuhu rendah dan QH adalah jumlah kalor yang dilepaskan ke medium bersuhu tinggi. Nilai COPR dari mesin pendingin reversible dapat ditentukan dengan cara mengganti rasio perpindahan kalor pada persamaan (2.1) dengan rasio temperatur absolut dari reservoir bersuhu tinggi (TH) dan reservoir bersuhu rendah (TL) yang ditunjukan pada Persamaan

(34) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 15 (2.4). Kemudian, persamaan untuk menentukan nilai COPR reversible adalah sebagai berikut COP , = ⁄ (2.4) Melalui persamaan di atas dapat diperoleh nilai COPR tertinggi yang dapat dicapai oleh setiap mesin pendingin yang bekerja di antara dua reservoir dengan temperatur TH dan TL, keduanya dalam satuan Kelvin (K). Nilai COPR,aktual selalu lebih kecil daripada COPR,rev. Gambar 2.4 Perbandingan COPR dari mesin pendingin reversible, irreversible, dan imposible. Sumber: Thermodynamics An Engineering Approach oleh Y. A. Çengel dan M. A. Boles, 2006 Dari Gambar 2.4, dapat dideskripsikan hubungan antara nilai COPR,aktual dan nilai COPR,rev sebagai berikut: COP , < COP , = COP , > COP , → mesin pendingin ir rever sible → mesin pendingin rever sible → mesin pendingin imaginer

(35) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 16 2.1.2 Model Sistem Refrigerasi Gas: Siklus Balik Brayton Siklus aktual refrigerasi atau pendinginan menggunakan kerja dari substansi gas atau fluida gas tidak didasarkan pada Siklus Balik Carnot karena sulit untuk mempraktekan proses-proses yang terjadi di dalam Siklus Balik Carnot. Siklus ideal yang lebih mudah disimulasikan ke dalam kebutuhan seharihari adalah siklus balik Brayton atau siklus refrigerasi Brayton. Pada Gambar 2.5 ditunjukkan skema siklus balik Brayton dan Gambar 2.6 ditunjukkan diagram P-v siklus balik Brayton dan diagram T-s siklus balik Brayton. Gambar 2.5 Skema Siklus Balik Brayton Sumber: Engineering Thermodynamics oleh J. B. Jones dan R. E. Dugan, 1996

(36) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI a. 17 b. Gambar 2.6 a. Diagram P-v dan b. T-s Siklus Balik Brayton Sumber: Engineering Thermodynamics oleh J. B. Jones dan R. E. Dugan, 1996 Siklus Balik Brayton biasanya menggunakan udara sebagai refrigeran. Refrigeran memasuki kompresor pada wilayah 1 di mana temperaturnya di bawah temperatur TC dan dikompresi menuju wilayah 2. Refrigeran kemudian didinginkan menuju wilayah 3 di mana temperaturnya mendekati temperatur lingkungan panas (hot region) TH. Selanjutnya, refrigeran diekspansi menuju wilayah 4 di mana temperatur T4 di bawah temperatur lingkungan dingin (cold region). Proses pendinginan dicapai melalui perpindahan kalor dari lingkungan dingin ke refrigeran yang mengalir melalui wilayah 4 ke wilayah 1. Siklus refrigerasi Brayton ideal digambarkan pada diagram T-s yang dilambangkan 1-2s-3-4s-1, dengan mengasumsikan semua proses yang terjadi di dalam sistem adalah reversible dan proses di kompresor dan turbin adalah adiabatic. Pada siklus 1-2-3-4-1 efek irreversible yang terjadi di kompresor dan turbin dipertimbangkan, namun penurunan tekanan akibat gesekan diabaikan.

(37) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 18 TH dan TL adalah temperatur lingkungan di mana sejumlah kalor dilepas dan dari mana sejumlah kalor diserap. Fluida kerja yang digunakan biasanya udara. Udara dikompresi secara isentropic hingga menuju temperatur di atas TH, kemudian fluida kerja didinginkan secara reversible pada tekanan konstan. Setelah itu, fluida kerja mengalami ekspansi secara isentropic melalui sebuah mesin atau turbin untuk memenuhi kebutuhan energi yang diserap kompresor. Temperatur fluida kerja setelah melalui turbin turun hingga lebih rendah dari TL, kemudian kalor dapat diserap dari lingkungan pada suhu TL melalui perpindahan kalor yang terjadi di penukar kalor (heat exchanger) pada tekanan konstan lalu kembali ke wilayah 1 untuk menyelesaikan rangkaian siklus. Kerja kompresor dan kerja turbin per aliran massa refrigeran dapat didefinisikan dengan persamaan (2.5) dan (2.6). ̇ ̇ = ℎ −ℎ ̇ = ℎ −ℎ ̇ (2.5) (2.6) Persamaan (2.5) dan (2.6) diperoleh dengan mengabaikan adanya perpindahan panas dengan lingkungan dan perubahan energi kinetik dan energi potensial. Berbeda dengan Siklus Kompresi Uap, pada Siklus Balik Brayton kerja yang dihasilkan turbin nilainya relative dengan kerja yang diserap kompresor. Perpindahan kalor dari ruang yang hendak didinginkan ke refrigeran terjadi pada penukar kalor (heat exchanger) bertekanan rendah. Efek dari refrigerasi dapat dituliskan dengan Persamaan (2.7). ̇ ̇ = ℎ −ℎ (2.7)

(38) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 19 Coefficient of Performance adalah rasio efek refrigerasi dengan input kerja bersih yang dituliskan dengan Persamaan (2.8). = ̇ ⁄ ̇ ̇ ⁄ ̇ ̇ ⁄ ̇ = ( ( ) ) ( ) (2.8) 2.1.3 Skala Temperatur Termodinamika Skala temperatur yang digunakan di dalam ilmu Termodinamika adalah skala Kelvin (K). dasar dari pemakaian skala Kelvin secara singkat adalah skala Kelvin bersifat independent terhadap properti semua substansi dan pada semua siklus daya reversible (reversible power cycles) yang beroperasi di antara dua reservoir selalu mempunyai efisiensi termal yang sama. Persamaan untuk konversi temperatur dari temperatur dengan skala ˚C ke skala K dapat dinyatakan dengan persamaan (2.9). ( )= ( ℃) + 273.15 (2.9) 2.1.4 Siklus Ideal Kompresi Uap Mesin pendingin mengerjakan siklus pendinginan (refrigeration cycle). Siklus pendinginan pada mesin pendingin biasa disebut sebagai siklus kompresi uap (vapor compression refrigeration cycle). Pada siklus Carnot, tiap proses berlaku internally reversible atau keadaan mula-mula di dalam sistem dapat dikembalikan lagi tanpa mengubah keadaan di sekelilingnya. Hal itu berarti siklus yang telah terjadi dapat kembali lagi ke keadaan awal setelah proses selesai berlangsung. Siklus Carnot ini yang kemudian diterapkan pada siklus kompresi uap untuk memperoleh pendinginan dengan memindahkan kalor ke fluida kerja

(39) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 20 pada suhu rendah (prinsip kerja evaporator) dan memindahkan kalor dari fluida kerja pada suhu tinggi ke lingkungan di luar sistem (prinsip kerja kondensor), sedangkan kerja diperoleh dari sumber energi dari luar sistem berupa daya listrik (Sorensen, 1961). Gambar 2.7 Prinsip kerja mesin pendingin. Sumber: Thermodynamics An Engineering Approach oleh Y. A. Çengel dan M. A. Boles, 2006 Gambar 2.7 merupakan ilustrasi dari kerja mesin pendingin. Mesin pendingin yang bekerja dengan prinsip siklus kompresi uap diilustrasikan di dalam lingkaran berwarna merah. Pada ilustrasi tersebut dapat dilihat adanya perpindahan panas yang terjadi dari suhu rendah ke suhu tinggi karena kerja dari mesin pendingin. Proses yang terjadi di dalam siklus kompresi uap ada empat macam, yaitu proses kompresi isentropic adiabatic (1-2), proses pelepasan panas pada tekanan dan temperatur konstan atau isobaric dan isothermal (2-3), proses penurunan tekanan pada isoenthalpy (3-4), dan proses penyerapan panas pada

(40) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 21 tekanan dan temperatur konstan (4-1). Proses yang terjadi di dalam siklus kompresi uap diilustrasikan pada Gambar 2.8. Mesin pendingin terdiri dari empat komponen utama, yaitu kompresor, kondensor, expansion valve (katup ekspansi) atau capillary tube (pipa kapiler), dan evaporator. Kompresor membutuhkan energi dari sumber energi di luar sistem untuk menaikkan tekanan refrigeran dalam fase gas. Proses yang terjadi di dalam kompresor dianggap isentropic adiabatic, artinya proses terjadi pada entropi tetap dan tanpa perpindahan kalor, baik dari kompresor ke lingkungan maupun sebaliknya. Dalam kondisi ini, kompresor dianggap terisolasi sempurna. Sumber energi yang digunakan kompresor adalah energi listrik. Pada tahapan ini, refrigeran berada dalam fase uap bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi dengan nilai entropi tetap, yang berubah adalah nilai enthalpi. Diasumsikan tidak ada perpindahan kalor dari atau menuju kompresor, maka kesetimbangan energi dan massa di dalam kompresor dapat dinyatakan dengan persamaan (2.10). dengan = ℎ −ℎ (2.10) adalah kerja kompresor per satuan massa refrigeran (kJ/kg), h2 adalah nilai enthalpy pada wilayah 2 (kJ/kg), dan h1 adalah nilai enthalpy pada wilayah 1 (kJ/kg). Refrigeran dalam uap bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi mengalir dari kompresor menuju kondensor. Proses yang terjadi di dalam kondensor adalah pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan yaitu saat uap panas lanjut (superheated vapor) berubah menjadi gas jenuh (saturated vapor) kemudian menjadi zat cair jenuh (saturated liquid) saat keluar dari kondensor, proses itu disebut proses

(41) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 22 pengembunan yaitu perubahan fase gas menjadi fase cair. Saat uap panas lanjut menjadi gas jenuh, tekanan dan suhu refrigeran menurun. Perubahan fase refrigeran dari gas ke cair terjadi pada tekanan dan suhu konstan (isobaric dan isothermal). Nilai perpindahan kalor yang terjadi di dalam kondensor dapat diperoleh dengan persamaan (2.11). = ℎ −ℎ (2.11) Fase ideal refrigeran setelah keluar dari kondensor adalah fase cair, namun yang terjadi sesungguhnya adalah fase campuran antara cair dan gas. Pada kondisi tersebut, rasio fase cair lebih besar daripada rasio fase gas. Dari kondensor, refrigeran mengalir menuju pipa kapiler (capillary tube). Ukuran luas penampang pipa tembaga berkurang tajam. Luas penampang pipa kapiler jauh lebih kecil daripada luas penampang pipa kondensor. Debit refrigeran adalah konstan pada siklus kompresi uap, sedangkan terjadi penurunan luas penampang pipa yang dilalui refrigeran, maka kecepatan aliran refrigeran meningkat seiring dengan penurunan tekanan dan suhu refrigeran. Pada tahapan ini, nilai entalpi refrigeran adalah konstan (isoenthalpy). Berdasarkan pemahaman tersebut, diperoleh persamaan (2.12). ℎ = ℎ (2.12) Persamaan tersebut dapat dibuktikan pada p-h diagram, Gambar 2.9. Selanjutnya refrigeran melalui evaporator setelah keluar dari pipa kapiler. Perpindahan kalor terjadi di dalam evaporator. Perpindahan kalor dari ruang yang didinginkan ke refrigeran menyebabkan proses penguapan pada refrigeran.

(42) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 23 Tingkat perpindahan kalor per satuan massa refrigeran didefinisikan dengan persamaan (2.13). dengan = ℎ −ℎ (2.13) ̇ adalah laju aliran massa refrigeran. Laju perpindahan kalor ̇ berkaitan dengan kapasitas pendinginan atau daya refrigerasi. Di dalam sistem satuan SI, daya normalnya dinyatakan dalam kW. Di dalam sistem satuan Inggris (English unit system), daya refrigerasi dinyatakan dalam BTU/ h . Satuan lain yang lazim digunakan untuk menyatakan daya refrigerasi adalah ton r efr iger asi , yang nilainya sama dengan 200 BTU/h atau kira-kira 211 kJ/menit. Siklus kompresi uap tidak sepenuhnya internally reversible seperti siklus kompresi Carnot karena di dalam siklus konpresi uap terdapat proses irreversible yaitu pada katup ekspansi atau pipa kapiler. Katup ekspansi atau pipa kapiler digunakan sebagai komponen pengganti turbin isentropic pada siklus pendinginan Carnot dengan tujuan pada aplikasinya sehari-hari lebih realistis. Apabila turbin isentropic tidak diganti dengan katup ekspansi atau pipa kapiler, maka kapasitas pendinginan akan meningkat dan kerja yang dilakukan kompresor (net work input) mengalami penurunan karena pengaruh dari kerja yang dilakukan turbin isentropic (net work output). Pengaruh dari penggunaan turbin isentropic dapat dilihat pada diagram T-s pada Gambar 2.8. Refrigeran dari titik 3 akan menuju titik 4’ karena proses yang terjadi adalah proses penurunan tekanan pada kondisi isentropic adiabatic. Keempat komponen yang berhubungan dengan siklus kompresi uap adalah perangkat aliran tetap (steady-flow devices) dan keempat proses yang

(43) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 24 membentuk siklus kompresi uap dapat dianalisa sebagai proses-proses aliran tetap (steady-flow processes). Perubahan energi kinetik dan energi potensial di dalam sistem relatif kecil sehingga dapat diabaikan. Persamaan energi aliran tetap per satuan massa dapat dinyatakan dengan persamaan (2.14). Gambar 2.8 Skema komponen mesin pendingin dan diagram T-s siklus ideal kompresi uap. Sumber: Thermodynamics An Engineering Approach oleh Y. A. Çengel dan M. A. Boles, 2006 ( − )+ ( − ) = ℎ −ℎ (2.14) Condenser dan evaporator tidak melibatkan kerja apapun dan compressor dapat diasumsikan adiabatic. Selanjutnya, nilai COPR dalam siklus kompresi uap dapat dinyatakan dengan persamaan (2.15). = = , (2.15)

(44) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 25 Diagram lain yang dapat dan sering digunakan untuk menggambarkan siklus kompresi uap adalah diagram hubungan tekanan dengan enthalpi. Gambar 2.9 memberikan ilustrasi tentang hubungan P dengan h. Pada diagram P-h dapat ditemukan empat proses yang berlangsung pada siklus kompresi uap dan tiga proses di antaranya digambarkan dengan garis lurus, yaitu proses pelepasan panas (2-3), proses penurunan tekanan (3-4), dan proses penyerapan panas (4-1). Gambar 2.9 Siklus Ideal Kompresi Uap pada diagram p-h. Sumber: Thermodynamics An Engineering Approach oleh Y. A. Çengel dan M. A. Boles, 2006 2.1.5 Siklus Aktual Kompresi Uap Siklus aktual kompresi uap berbeda dengan siklus ideal kompresi uap. Perbedaan itu disebabkan oleh irreversibilities yang terjadi pada beberapa komponen mesin pendingin. Dua hal yang paling umum sebagai penyebab irreversibilities adalah gaya gesek antara fluida dengan pipa (yang menyebabkan nilai tekanan fluida menurun) dan perpindahan kalor menuju atau dari lingkungan.

(45) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 26 Diagram T-s siklus aktual kompresi uap diilustrasikan pada Gambar 2.10. Gambar 2.10 Skema dan diagram T-s Siklus Aktual Kompresi Uap. Sumber: Thermodynamics An Engineering Approach oleh Y. A. Çengel dan M. A. Boles, 2006 Pada siklus ideal kompresi uap, refrigeran meninggalkan evaporator dan masuk ke dalam kompresor dalam wujud uap jenuh (saturated vapour). Pada prakteknya, bagaimanapun juga tidak mungkin mengendalikan fase refrigeran dengan amat akurat. Akan lebih mudah dengan merancang sistem mesin pendingin yang mampu membuat refrigeran mendekati wilayah superheated atau panas lanjut pada pipa saluran masuk menuju kompresor. Rancangan tersebut dapat dipastikan mampu membuat refrigeran sepenuhnya menguap saat memasuki kompresor. Dengan merancang pipa penghubung antara evaporator dengan kompresor sangat panjang dapat menyebabkan gesekan yang besar pada fluida

(46) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 27 dan memperbesar peluang perpindahan kalor dari lingkungan ke refrigeran. Hasil dari panas lanjut yaitu kalor yang diperoleh dari rancangan panjang pipa meningkatkan specific volume. Peningkatan specific volume berarti peningkatan konsumsi energi pada kompresor karena kerja aliran tetap proporsional dengan specific volume (volume jenis). Proses kompresi pada siklus ideal kompresi uap berlangsung internally reversible, adiabatic, dan isentropic. Proses kompresi aktual bagaimanapun juga melibatkan efek-efek gesekan yang meningkatkan entropy, dan perpindahan kalor yang dapat meningkatkan maupun menurunkan nilai entropy tergantung pada arahnya. Oleh karena itu, nilai entropy di dalam dapat meningkat (1-2) atau menurun (1-2’) selama proses aktual kompresi berlangsung tergantung pada pengaruh apa yang dominan. Proses kompresi 1-2’ menjadi lebih diharapkan daripada proses kompresi isentropic karena volume jenis refrigeran dan konsumsi kerja input lebih kecil. Oleh karena itu, refrigeran perlu didinginkan selama proses kompresi berlangsung karena cara ini lebih praktis dan ekonomis untuk dilakukan. Pada siklus ideal kompresi uap, refrigeran diasumsikan meninggalkan kondensor pada fase cair jenuh (saturated liquid). Pada kenyataannya, tak dapat dihindari terjadinya penurunan tekanan refrigeran di dalam kondensor, pipa penghubung kompresor dan kondensor, dan pipa penghubung kondensor dengan pipa kapiler. Selain itu, tidak mudah juga melakukan proses kondensasi secara akurat yang menghasilkan refrigeran dalam fase cair jenuh dan tidak diharapkan pula untuk mengalirkan refrigeran ke dalam pipa kapiler saat refrigeran belum sepenuhnya mengembun. Oleh karena itu, refrigeran perlu diberi pendinginan

(47) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 28 lanjut sebelum mengalir ke dalam pipa kapiler. Proses pendinginan lanjut ini tidak hanya menguntungkan dalam hal proses pengembunan, tetapi juga membuat nilai enthalpy refrigeran rendah sehingga mampu menyerap kalor lebih banyak dari ruang yang hendak didinginkan. 2.1.6 Refrigeran Refrigeran adalah fluida kerja pada mesin pendingin dengan siklus kompresi uap. Ada bermacam-macam jenis refrigeran dengan karakteristiknya masing-masing. Karakteristik refrigeran meliputi hubungan suhu dan entropi cairan dan uap jenuh. Sistem pendinginan memakai refrigeran dengan berbagai karakteristik tergantung tujuan pendinginannya. Karakteristik refrigeran dapat dilihat juga pada diagram hubungan tekanan dan enthalpy, tekanan dan volume, atau enthalpy dan entropy. Pada prakteknya, enthalpy merupakan salah satu sifat penting dari refrigeran yang harus diketahui karena dengan mengetahui nilai entalpi, nilai tekanan akan lebih mudah ditentukan. Pada penelitian ini, peneliti menggunakan dua kategori refrigeran, yaitu refrigeran primer (primary refrigerant) dan refrigeran sekunder (secondary refrigerant). Refrigeran primer adalah fluida kerja utama yang digunakan di dalam siklus kompresi uap, sedangkan refrigeran sekunder adalah fluida kerja berupa cairan yang digunakan untuk membawa energi kalor yang bersuhu rendah dari satu lokasi ke lokasi lain. Nama lain dari refrigeran sekunder adalah cairan anti beku atau brines atau larutan garam (Stoecker and Jones, 1989).

(48) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 29 2.1.6.1 Refrigeran Primer Refrigeran termasuk dalam kelompok senyawa halokarbon yang mempunyai satu atau lebih atom dari salah satu unsur halogen, yaitu klorin, fluorin, dan bromin. Sistem penomoran di dalam kelompok halocarbon mengikuti pola berikut. Angka pertama dari kanan adalah jumlah atom fluorin di dalam ikatan. Angka kedua dari kanan adalah jumlah atom hidrogen di dalam ikatan ditambah satu. Angka ketiga dari kanan adalah jumlah atom karbon di dalam ikatan dikurang satu. Bila bilangan ketiga berharga nol, diperbolehkan. Berikut ini adalah tabel senyawa halokarbon beserta bilangan, nama kimia, dan rumus kimianya. Tabel 2.1 Beberapa refrigeran halokarbon Ketentuan Penomoran 11 + Nama Kimia Rumus Kimia trikloromonofluorometana CCl3 F 12 diklorodifluorometana CCl2 F2 13 monoklorotrifluorometana CClF3 22 monoklorodifluorometana CHClF2 40 metil klorida 113 triklorotrifluoroetana CH3 Cl CCl2 FCClF2 114 diklorotetrafluoroetana CClF2 CClF2 Sumber: Refrigeration and Air Conditioning oleh W. F. Stoecker dan J. W. Jones, 1982 Banyak refrigeran terdahulu merupakan senyawa anorganik dan masih digunakan hingga saat ini. Senyawa-senyawa tersebut dimuat di dalam Tabel 2.2.

(49) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 30 Tabel 2.2 Beberapa refrigeran anorganik Ketentuan Nama Kimia Rumus Kimia + Penomoran 717 amonia NH3 718 729 744 air udara karbon dioksida H2 O 764 sulfur dioksida SO2 CO2 (+ dua angka terakhir menyatakan berat molekul) Sumber: Refrigeration and Air Conditioning oleh W. F. Stoecker dan J. W. Jones, 1982 Senyawa-senyawa hidrokarbon juga cocok digunakan sebagai refrigeran, khususnya untuk kebutuhan industri kimia dan petrokimia. Beberapa refrigeran dalam jenis ini dimuat dalam Tabel 2.3. Tabel 2.3 Beberapa refrigeran hidrokarbon K etentuan N ama K imia Rumus K imia M etana C H4 1 70 Etana C 2H6 2 90 P rop ana C 3H8 P enomoran 50 + (+ Ketentuan penomoran mengikuti prinsip yang sama dengan skema halokarbon) Sumber: Refrigeration and Air Conditioning oleh W. F. Stoecker dan J. W. Jones, 1982 Refrigeran juga dapat berupa azeotrop. Azeotrop dua substansi adalah campuran yang tak dapat dipisahkan menjadi komponen-komponennya dengan cara distilasi. Azeotrop menguap dan mengembun sebagai suatu substansi tunggal yang sifatsifatnya berbeda dengan unsure pembentuknya. Azeotrop yang paling banyak dikenal adalah adalah refrigeran R-502. R-502 merupakan campuran dari 48,8 persen R-22 dan 51,2 persen R-115. Sifat-sifat refrigeran jenuh R-502 dimuat dalam lampiran, sedangkan sifat-sifat uap lanjut panas ditunjukan pada lampiran.

(50) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 31 Pemilihan refrigeran perlu dipertimbangkan dengan baik sesuai dengan karakteristik refrigeran yang akan digunakan. Beberapa refrigeran yang lazim digunakan akan dibahas secara singkat di dalam sub bab ini. Contoh refrigeran yang lazim digunakan adalah udara, ammonia, karbon dioksida, R-11, R-12, R-22, dan R-502. Udara lazim digunakan sebagai refrigeran untuk sistem pendingin di dalam pesawat terbang. Sistem udara yang ringan menjadi kompensasi bagi nilai COP yang rendah. Berbeda pada instalasi-instalasi temperatur rendah di industriindustri besar yang umumnya menggunakan ammonia (NH3). Untuk mesin-mesin pendingin makanan, refrigeran yang digunakan adalah karbon dioksida (CO2). Karbon dioksida digunakan untuk pembekuan dengan metode sentuhan langsung pada makanan. Tekanan pengembunannya yang tinggi membatasi penggunaannya hanya pada suhu rendah (dalam sistem Cascade), sedangkan untuk bagian suhu tinggi digunakan refrigeran jenis lain. R-11 digunakan pada kompresor sentrifugal bersama dengan R-113. R12 digunakan di dalam mesin pendingin untuk kebutuhan rumah tangga dan otomotif. Dalam pertimbangan biaya, penggunaan R-22 lebih murah dibandingkan dengan penggunaan R-12. Oleh karena itu, R-22 juga telah banyak mengambil alih peranan R-12. Jenis refrigeran baru yang memiliki karakteristik menyerupai R-22 adalah R-502. R-502 memiliki kelebihan dibandingkan R-22 pada sifatnya terhadap minyak dan suhu buang (discharge temperature) yang lebih rendah (Stoecker and Jones, 1989).

(51) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 32 2.1.6.2 Refrigeran Sekunder Refrigeran sekunder adalah fluida yang mengangkut kalor dari bahan yang ingin didinginkan ke evaporator pada sistem refrigerasi. Refrigeran sekunder mengalami perubahan temperatur apabila menyerap kalor tetapi tidak mengalami perubahan fase. Fluida yang sering digunakan pada sistem refrigerasi adalah larutan garam (brine) dan larutan anti beku (anti freeze). Larutan-larutan tersebut memiliki temperatur beku atau titik beku di bawah 0˚C. Beberapa larutan yang biasa digunakan sebagai refrigeran sekunder adalah larutan air dan ethylene glycol, propylene glycol, atau calcium chloride. Propylene glycol memiliki keistimewaan tidak berbahaya apabila bersentuhan dengan bahan makanan. Pada penelitian ini, refrigeran sekunder yang digunakan adalah ethylene glycol. Pada Gambar 2.11 ditunjukan hubungan antara prosentase berat dengan titik beku ethylene glycol. Kurva titik beku menunjukan bahwa larutan dua macam komponen tersebut mempunyai titik beku yang lebih rendah daripada titik beku masing-masing bahan. Pada Gambar 2.12 ditunjukan fase yang dapat terjadi dan campuran yang berada dalam berbagai konsentrasi dan suhu.

(52) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 33 Gambar 2.11 Titik beku larutan-larutan ethylene glycol Sumber: Refrigeration and Air Conditioning oleh W. F. Stoecker dan J. W. Jones, 1982 Gambar 2.12 Diagram fase larutan anti beku. Sumber: Refrigeration and Air Conditioning oleh W. F. Stoecker dan J. W. Jones, 1982

(53) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 34 Pada gambar tersebut dapat dilihat bagaimana kondisi larutan anti beku bila terus menerus didinginkan saat berada pada temperatur A dan konsentrasi M. Larutan tersebut akan tetap berupa cairan hingga suhunya turun mencapai B. Pendinginan selanjutnya akan menghasilkan salju setengah cair yang disebut slush, yang merupakan campuran antara air dan es. Larutan anti beku yang berada pada kondisi C berkonsentrasi sendiri hingga membekukan sejumlah air menjadi es. Persentase es dan cairan di dalam campuran tersebut pada kondisi C dinyatakan dengan persamaan (2.14) dan (2.15). % = % × 100 = (2.14) × 100 (2.15) 2.1.7 Komponen-komponen Mesin Pendingin dengan Siklus Kompresi Uap Sub bab ini memuat beragam contoh komponen-komponen mesin pendingin dengan siklus kompresi uap beserta penjelasannya secara sederhana. Komponen-komponen tersebut adalah kompresor, kondensor, pipa kapiler, expansion valve (katup ekspansi), dan evaporator. 2.1.7.1 Kompresor Jenis kompresor yang digunakan pada tiap jenis mesin pendingin ada beragam. Misalnya pada kulkas atau freezer, jenis kompresor yang sering digunakan adalah kompresor semi-hermetic, sedangkan pada AC (Air Conditioner) jenis kompresor yang digunakan adalah jenis hermetic (kompresor

(54) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 35 torak, kompresor rotari). Berbeda dengan jenis kompresor yang digunakan pada chiller di dalam sistem Air Handling Unit (AHU), yaitu kompresor sentrifugal. Gambar 2.13 Hermetic compressor (section view 2D) Sumber: http://www.danfoss.com

(55) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 2.14 Hermetic compressor (section view 3D) Sumber: http://www.ref-wiki.com Gambar 2.15 Semi-hermetic compressor (section view 2D) Sumber: http://www.cool-info.co.uk 36

(56) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 2.16 Semi-hermetic compressor (section view 3D) Sumber: http://3.bp.blogspot.com Gambar 2.17 Kompresor pada mobil. Sumber: http://www.compressortech.co.uk 37

(57) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 38 2.1.7.2 Kondenser Kondenser merupakan salah satu komponen mesin pendingin yang berfungsi melepaskan kalor dari sistem ke lingkungan di sekitar sistem. Proses pelepasan kalor tersebut dapat diuraikan menjadi dua proses, yaitu proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan proses penurunan suhu dari gas jenuh ke cair jenuh. Kedua proses penurunan suhu refrigeran tersebut berlangsung pada tekanan konstan, sedangkan proses perubahan fase gas ke fase cair (pengembunan atau kondensasi) terjadi pada temperatur konstan. a. b. Gambar 2.18 a. Kondensor untuk mobil; b. Kondensor untuk freezer Sumber: http://macsworldwide.files.wordpress.com dan http://ccgwr.globalimporter.net/

(58) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 39 2.1.7.3 Pipa kapiler dan katup ekspansi Pipa kapiler maupun katup ekspansi mempunyai fungsi yang sama yaitu menurunkan tekanan kerja refrigeran sebelum memasuki evaporator. Penurunan tekanan dapat terjadi akibat gesekan antara fluida (refrigeran) dengan permukaan pipa bagian dalam. Diameter pipa yang umum digunakan adalah 2,6 mm hingga 2,8 mm. proses penurunan tekanan refrigeran diasumsikan terjadi pada nilai entalpi konstan. Fase refrigeran pada saat memasuki pipa kapiler adalah fase cair jenuh, namun setelah keluar dari pipa kapiler fasenya berubah menjadi fase campuran gas dan cair. Gambar 2.19 Pipa kapiler (capillary tube) Sumber: http://www.hvacstore.co.uk

(59) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 40 Gambar 2.20 Thermal Expansion Valve (TXV) Sumber: http//:hvactutorial.wordpress.com 2.1.7.4 Evaporator Seperti halnya dengan komponen mesin pendingin yang lain, evaporator pun mempunyai beragam jenis dan bentuk sesuai dengan jenis mesin pendinginnya. Pada dasarnya, fungsi evaporator tetaplah sama, yaitu untuk menguapkan refrigeran dengan menyerap kalor dari benda atau ruangan yang hendak didinginkan. Berikut ini ada dua macam contoh evaporator. a. b. Gambar 2.21 a. AC evaporator; b. Fridge evaporator Sumber: http://3.bp.blogspot.com/ dan http://www.bestarinc.com/

(60) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 41 2.1.8 Daya Listrik Daya adalah nilai untuk melakukan suatu kerja atau sebanding dengan banyaknya energi yang diserap atau digunakan. Jika suatu kerja W dikerjakan dalam waktu t, maka daya rata-rata yang diserap selama selang waktu t dinyatakan dalam persamaan (2.16) berikut ini. = (2.16) Dengan P adalah daya dalam satuan watt (W), W adalah besarnya usaha atau kerja yang diserap dalam satuan joule (J), dan t adalah selang waktu saat daya dilakukan dalam satuan second (detik). Energi yang diserap ketika muatan q dipindahkan melalui beda potensial V adalah qV. Apabila sejumlah energi diserap pada waktu t, maka besarnya daya dinyatakan dalam persamaan (2.17). = = = = (2.17) 2.1.9 Efisiensi Hukum Kedua Termodinamika (ηII) Pada sub-bab 2.1.1 Siklus Carnot dan Siklus Balik Carnot dicantumkan persamaan untuk menentukan unjuk kerja mesin atau COPR, rev yaitu dinyatakan pada Persamaan (2.4). Perhitungan COPR, Termodinamika saja, sehingga COPR, rev rev berdasarkan pada hukum pertama juga didefinisikan sebagai efisiensi hukum pertama Termodinamika. Efisiensi hukum pertama Termodinamika bagaimanapun juga tidak mengacu kepada kemungkinan unjuk kerja terbaik.

(61) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 42 Sebagai contoh, perhatikan Gambar 2.22 berikut ini. Sekilas, kedua mesin memiliki kemampuan konversi energi menjadi sejumlah kerja yang sama atau mempunyai efisiensi yang sama berdasarkan hukum pertama Termodinamika. Akan tetapi, setelah ditinjau menggunakan hukum kedua Termodinamika, terlihat bahwa mesin A mempunyai efisiensi yang lebih baik daripada mesin B. Efisiensi hukum kedua Termodinamika merupakan pengukuran unjuk kerja mesin kalor berkaitan dengan unjuk kerja mesin pada kondisi reversible. Gambar 2.22 Dua mesin kalor yang memiliki efisiensi termal sama, namun efisiensi termal maksimum berbeda. Sumber: Thermodynamics An Engineering Approach oleh Y. A. Çengel dan M. A. Boles, 2006 Berdasarkan contoh pada Gambar 2.22 tampak jelas bahwa mesin B memiliki potensi kerja lebih besar daripada potensi kerja mesin A, yaitu η sama dengan 70%. Kemudian dapat disimpulkan bahwa unjuk kerja mesin B tidak lebih baik daripada mesin A karena setelah dihitung dengan Persamaan 2.18

(62) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 43 berdasarkan hukum kedua Termodinamika, efisiensi mesin B (ηII = 0,43) lebih rendah dibandingkan dengan efisiensi mesin A (ηII = 0,60). = (2.18) , Efisiensi hukum kedua Termodinamika dapat dinyatakan ke dalam bentuk COP yang berfungsi untuk menghitung efisiensi mesin pendingin atau pun pompa kalor. Berikut ini adalah persamaannya. = (2.19) Pada Persamaan 2.19, COP sama dengan COP aktual, sedangkan COPrev sama dengan COP ideal. COPrev berarti unjuk kerja mesin pendingin pada kondisi reversible atau dapat didefinisikan sebagai unjuk kerja ideal. 2.2 Tinjauan Pustaka Penelitian yang dilakukan oleh Antonijevi ́ (2008), bertujuan untuk memperoleh karakteristik refrigeran CO2 pada mesin pendingin di mobil (AC mobil). Selain itu, tujuan penelitian ini adalah untuk menanggapai isu global mengenai pemanasan global (global warming) akibat penggunaan refrigeran R134a dan larangan penggunaan refrigeran yang termasuk dalam golongan chlorofluorocarbons (CFC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC), perfluorocarbon (PFC), dan sulphur hexafluoride (SF6) berdasarkan Kyoto Protocol dan Montreal Protocol. Pada penelitian yang dilakukan oleh Antonijevi ́ (2008), refrigeran yang dibandingkan adalah CO2 dengan R-134a. Karakteristik kedua refrigeran tersebut

(63) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 44 berbeda, sehingga berpengaruh pada komponen di mesin pendingin. Komponenkomponen utama pada mesin pendinginnya adalah compressor, gas cooler, expansion valve, accumulator, dan internal heat exchanger (IHX). Internal Heat Exchanger (IHX) berfungsi untuk pendinginan dan pemanasan lanjut refrigeran CO2. Hasil dari penelitian karakteristik refrigeran CO2 dibandingkan dengan refrigeran R-134a yaitu penggunaan CO2 sebagai refrigeran lebih menguntungkan karena ketika ada kebocoran pada saat pengoperasian air conditioning pada mobil maupun saat proses produksi dan perawatan, tidak membahayakan lingkungan dan tidak beracun. Selain itu, konsumsi daya pada penggunaan CO2 sebagai refrigeran lebih rendah atau lebih hemat energi dibandingkan dengan penggunaan R-134a. Penelitian yang dilakukan oleh H. Z. Hassan (2012) adalah analisa energi dan evaluasi performa dari mesin ice maker yang dilengkapi dengan sistem produksi dingin adsorpsi atau Adsorption Cold Production system (ACP system). Mesin ice maker miliknya menggunakan carbon methanol aktif sebagai refrigeran atau fluida kerja. Ice maker yang diteliti oleh Hassan (2012) dilengkapi dengan sistem produksi dingin adsorpsi tujuannya untuk menghemat konsumsi daya listrik. Ice maker miliknya ini tergolong Thermally Driven Cold Production (TDCP) yang menggunakan sumber energi berkualitas rendah (low quality energi sources). Sumber energi berkualitas rendah yaitu segala sumber energi dengan temperatur rendah dan melibatkan energi termal matahari (solar thermal energy), energi geothermal (geothermal energy), dan kalor yang terbuang (waste heat).

(64) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 45 Penelitian yang dilakukan oleh Kwang-Il Choi, Nguyen-Ba Chien, dan Jong-Taek Oh (2013) adalah koefisien perpindahan kalor selama evaporasi dari R1234-yf, R-134a, dan R-22 pada pipa circular horizontal. Penelitian ini dilakukan pada pipa circular berdiameter dalam 1,5 dan 3,0 mm serta panjang 1000 mm dan 2000 mm. Koefisien perpindahan kalor lokal dicapai antara 10 hingga 35 kWm-2. Berdasarkan Montreal Protocol, R-22 dan R-134a tidak lagi boleh digunakan karena nilai Global Warming Potential (GWP) melebihi 150. Sebelumnya, R-134a memang secara luas digunakan, namun sekarang sudah dilarang karena nilai GWP-nya mencapai 1430. Refrigeran alami yang berpotensi ramah lingkungan adalah CO2 dan NH3. Refrigeran dikategorikan ramah lingkungan apabila potensi perusakan ozon rendah atau zero or low Ozone Depletion Potential (ODP), nilai GWP rendah, periode waktu aktif di atmosfer singkat, dan memiliki efisiensi tinggi. R-1234yf menjadi kandidat refrigeran ramah lingkungan yang dipertimbangkan karena nilai GWP-nya mencapai 4. Tujuan penelitian mereka adalah menentukan koefisien perpindahan kalor atau Heat Transfer Coefficient (HTC) R-1234yf selama evaporasi di dalam pipa circular horizontal. Hal itu perlu dilakukan agar desain alat penukar kalor data disesuaikan dengan karakteristik R-1234yf yang akan menjadi refrigeran pengganti R-22 dan R-134a. Hasil dari penelitian tersebut adalah nilai HTC meningkat seiring dengan peningkatan fluks panas karena pendidihan nucleat menjadi sangat dominan pada wilayah kualitas rendah (low quality region). Nilai HTC juga meningkat seiring

(65) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 46 dengan meningkatnya temperatur saturasi dan kecilnya ukuran diameter dalam pipa.

(66) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB III PERAKITAN FREEZER 3.1 Persiapan Perakitan Freezer Di dalam perakitan mesin pendingin untuk penelitian ini, diperlukan beberapa persiapan. Persiapan yang dibutuhkan antara lain adalah persiapan bahan-bahan yang akan digunakan, persiapan peralatan yang mendukung perakitan alat, dan persiapan pengujian alat. Persiapan bahan-bahan yang akan digunakan untuk penelitian meliputi proses survey toko-toko peralatan mesin pendingin untuk mendapatkan bahanbahan yang sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan, sekaligus survey harga bahan-bahan, dan merancang rencana waktu perakitan. 3.2 Daftar Bahan dan Peralatan pada Penelitian Ada tiga daftar yang dicantumkan di dalam sub bab ini. Tiga daftar tersebut meliputi daftar bahan, daftar peralatan pendukung, dan daftar peralatan pengujian mesin. Tabel 3.1 menyajikan daftar bahan, Tabel 3.2 menyajikan daftar peralatan, dan Tabel 3.3 menyajikan daftar alat ukur. 47

(67) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 48 Tabel 3.1 Daftar Bahan No. Nama Bahan Kompresor 1 Jumlah Keterangan 1 unit hermetic, daya 124 watt, arus listrik 0,92 ampere, beda potensial 220 VAC, frekuensi 50/60 Hz, 1 phase. 1 buah 12 U Kondenser 2 Filter 3 Filter mempunyai 3 lubang. Lubang 1 untuk input (dari condenser), lubang 2 untuk output 1 buah (menuju pipa kapiler), dan lubang 3 untuk proses pemvakuman metode 1* Pipa tembaga jenis 1 Pipa ini berbahan tembaga dengan diameter dalam 0,026 inch (0,66 2 meter mm) dan panjang 2 meter, digunakan sebagai pipa kapiler. 4 Pipa tembaga jenis 2 5 Pipa tembaga dengan diameter dalam 0,25 inch (6.35 mm) dan 10 meter panjang 8 meter, digunakan untuk pipa evaporator. * Pemvakuman metode 1, yaitu menggunakan kompresor dari mesin freezer sendiri. Pemvakuman metode 1 tidak menggunakan pompa vakum.

(68) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI No. Nama Bahan Sambungan T Jumlah 49 Keterangan Sambungan T ini terbuat dari 4 buah tembaga, ukuran diameter dalam 9,5 mm. 6 Filler tube berfungsi untuk memasukkan 1 buah refrigerant ke dalam mesin pendingin 7 Perak batang 8 8 buah untuk pengelasan antara logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) Silver Brazing Flux substansi ini berfungsi untuk membantu proses pengelasan 1 botol antara logam besi (Fe) dan kuningan agar berpadu 9 Cairan metil berfungsi untuk membersihkan bagian dalam mesin pendingin, 1 botol terutama saluran pipa-pipa tembaga 10 Gas las 11 2 tabung berfungsi untuk bahan bakar pada proses pengelasan

(69) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI No. Nama Bahan 50 Jumlah Keterangan 1 kg chlorodifluoromethane/chloropentafl uoroethane, high pressure, ChloroFluoroCarbon (CFC) ; netto 1 kg 1 buah Tetrafluoroethane, high pressure, hydrofluorcarbon (HFC) ; netto 1 kg Refrigerant R502 12 Refrigerant R134a 13 Silicon tape Berfungsi untuk melapisi ulir-ulir pada 4 buah nipple dan sambungan nipple guna menghindari kebocoran 14 Lem besi Berfungsi untuk merekatkan dan mencegah kebocoran pada ulir 2 pasang sambungan pressure gauge dengan sambungan T pipa tembaga 15 Ethylene Glycol 16 4 liter Berfungsi sebagai refrigerant sekunder. Campuran 70% ethylene glycol di dalam air titik bekunya mencapai -50˚C.

(70) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI No. Nama Bahan Tabung logam 1 17 51 Jumlah Keterangan 1 buah Ruang pendinginan (cooling compartment ) 1 buah Bejana air Tabung logam 2 18 Kabel 19 2 meter Panjang kabel 2 meter terdiri dari 3 kabel (merah, biru, kuning-hijau). Colokan (two pole plug ) 20 1 buah Tube isolator 21 2 meter Diameter dalam 1/4 inch.

(71) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI No. Nama Bahan Nipple/fitting Jumlah 22 4 liter 52 Keterangan Ulir 1/8 inchi. Wadah plastik kecil Lapisan kedua dari lapisan terluar ruang evaporator (5 liter) yang memuat 1 buah ethylene glycol , pipa tembaga evaporator, dan tabung logam 1. 23 Wadah plastik besar Lapisan ruang evaporator terluar (10 1 buah liter) yang memuat wadah plastik kecil (5 liter). 24 Tabel 3.2 Daftar Peralatan No. 1 Nama Peralatan Tube Cutter Jumlah Keterangan 1 buah Berfungsi guna memotong pipa tembaga silindris (circular copper pipe)

(72) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI No. Nama Peralatan Brender (gas torch ) 2 Jumlah 53 Keterangan 1 buah Berfungsi sebagai pemantik dan regulator api saat proses pengelasan. 1 buah Berfungsi untuk membantu proses pemasangan compressor pada meja. 1 buah Berfungsi untuk membantu proses pemasangan compressor pada meja. 1 buah Berfungsi untuk membantu proses pemasangan compressor pada meja. Tang (plier ) 3 Spanner keys 4 Palu (hammer ) 5 Mesin bor (drilling machine ) 6 Berfungsi untuk membuat lubang pada 1 buah meja sesuai ukuran baut guna pemasangan compressor .

(73) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI No. Nama Peralatan Mata bor (twist drill ) 7 Jumlah 54 Keterangan 1 buah Diameter 8 mm. Mistar Gulung (roll meter ) 8 1 buah Berfungsi untuk menentukan ukuran mounting kompresor pada meja. 1 buah Berfungsi untuk mencatat hasil pengamatan. 1 buah Berfungsi untuk menandai posisi pengeboran. Pulpen (ball point ) 9 Spidol hitam (black marker ) 10 Solder 11 Berfungsi untuk membuat lubang pada 1 buah plastic jar guna saluran pipa tembaga evaporator .

(74) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 55 Tabel 3.3 Daftar Alat Ukur No. Nama Peralatan Low Pressure Gauge 1 Jumlah Keterangan 1 buah Kapasitas pengukuran tekanan adalah 0 hingga 250 psig. 1 buah Kapasitas pengukuran tekanan adalah 0 hingga 500 psig. High Pressure Gauge 2 Thermo couple K (ANSI/ASTM code); + lead → 6 buah nickel chromium (Ni-Cr); - lead→ nickel aluminium (Ni-Al) 3 Digital Thermometer 4 6 buah Alat ukur temperatur refrigerant . Room thermometer 5 1 buah Alat ukur temperatur ruangan.

(75) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 56 3.2.1 Kompresor Kompresor yang digunakan di dalam penelitian ini adalah jenis hermetic. Berdasarkan spesifikasinya, kompresor ini digunakan untuk sistem kompresi uap yang menggunakan refrigeran R-12. Spesifikasi motor listriknya sebagai berikut, yaitu daya 124 watt, arus listrik 0,92 ampere, beda potensial 220 VAC, frekuensi 50/60 Hz, 1 phase. Merek kompresor tersebut adalah Nippon Compressor. Gambar 3.1 Kompresor Hermetic 3.2.2 Kondensor Kondensor berfungsi sebagai elemen pengembun refrigeran atau pembuang kalor dari sistem ke lingkungan. Tipe kondensor yang digunakan adalah tipe 12-U. Gambar 3.2 Kondeser Tipe 12-U

(76) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 57 3.2.3 Filter Filter berfungsi untuk menyaring serpihan tembaga yang berasal dari proses pengelasan pipa tembaga dan untuk menyaring uap air yang masih bercampur dengan refrigeran supaya uap air tidak menjadi es dan menyumbat pipa kapiler. Filter dalam penelitian ini memiliki tiga lubang, yaitu dua lubang berfungsi untuk saluran aliran refrigeran dari kondensor menuju pipa kapiler dan satu lubang lain berfungsi untuk mengeluarkan udara di dalam mesin pendingin pada saat proses pemvakuman. Gambar 3.3 Filter 3.2.4 Pipa Kapiler Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran. Pipa kapiler pada penelitian ini berbahan tembaga dengan diameter dalam 0,26 mm dan panjang 2 meter.

(77) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 58 Gambar 3.4 Pipa Kapiler 3.2.5 Evaporator Evaporator berfungsi sebagai penguap refrigeran atau sebagai penyerap kalor dari lingkungan ke sistem. Evaporator pada penelitian ini terbuat dari pipa tembaga dengan diameter dalam 0,25 inch dan panjang 2 meter. Selain itu, komponen lain yang digunakan untuk membuat evaporator adalah 2 sealware atau 2 wadah plastik dengan volume masing-masing adalah 3 dm3 dan 5 dm3. Gambar 3.5 Evaporator

(78) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 59 3.2.6 Pressure Gauge Pressure gauge dalam pemelitian ini ada dua macam, yaitu low pressure gauge dengan kapasitas tekanan pengukuran 0 hingga 250 psi dan high pressure gauge dengan kapasitas tekanan pengukuran 0 hingga 500 psi. Gambar 3.6 Low Pressure Gauge Gambar 3.7 High Pressure Gauge

(79) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 60 3.3 Proses Perakitan Freezer Langkah pertama dalam perakitan freezer adalah pemasangan kondensor. Kondensor dipasang pada sisi lebar meja bagian samping secara vertikal. Kedudukan kondensor pada sisi samping meja dicekam dengan empat buah baut dan delapan buah mur M6. Pipa saluran input dan output refrigeran pada kondensor diletakan di bagian atas (lihat Gambar 3.1). Gambar 3.8 Posisi pemasangan kondensor. Langkah kedua dari perakitan freezer adalah dengan pemasangan kompresor pada meja. Sebelum memasang kompresor pada meja, terlebih dahulu dilakukan pengeboran meja sesuai dengan ukuran dan jarak lubang pemasangan pada kaki-kaki kompresor. Setelah lubang-lubang pada kaki kompresor sudah

(80) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 61 tepat dengan lubang-lubang pada meja, kemudian lubang-lubang tersebut dipasang baut dan mur untuk mengencangkan kedudukan kompresor di atas meja. Setelah kompresor terpasang pada meja, kompresor dinyalakan untuk mengetahui fungsi tiga pipa yang terdapat pada kompresor, yaitu pipa hisap (suction pipe), pipa tekan (pressure pipe), dan pipa hisap untuk pengisian refrigeran. Apabila ketiga peran pipa tersebut telah diketahui, maka selanjutnya kompresor dipadamkan lalu dilanjutkan dengan pemasangan pipa dan katup untuk pengisian refrigeran pada pipa hisap untuk pengisian refrigeran. Pemasangan pipa dan katup pengisian refrigeran dilakukan dengan pengelasan. Langkah ketiga yaitu membuat evaporator dari wadah plastik kecil (4 liter), wadah plastik besar (5 liter), dan pipa tembaga sepanjang 8 meter. Pipa tembaga sepanjang 8 meter tersebut dilingkarkan di diameter dalam wadah plastik kecil. Wadah plastik besar dipasang terlebih dahulu pada meja kayu dan dikencangkan dengan dua pasang baut dan mur M6. Baik wadah plastik besar maupun kecil dilubangi pada dua tempat sebagai jalur pipa input dan output refrigeran untuk saluran menuju dan keluar evaporator. Sisi luar bagian dasar wadah plastik kecil dipasang dua buah balok kayu dengan ukuran proporsional yang berfungsi untuk menciptakan jarak antara sisi luar bagian dasar wadah plastik kecil dengan sisi dasar bagian dalam wadah plastik besar. Wadah plastik besar juga berfungsi sebagai isolator, sedangkan wadah plastik kecil berfungsi sebagai tempat pipa tembaga evaporator dan ethylene glycol serta tabung logam tempat beban pendinginan yaitu air sebanyak 0,5 liter.

(81) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 62 Langkah keempat adalah pembentukan pipa kapiler sepanjang 2 meter menjadi berbentuk spiral dan penyambungan high dan low pressure gauge dengan nipple kuningan dan pipa tembaga. Proses penyambungan pressure gauge dengan nipple menggunakan konstruksi ulir kemudian ditambah dengan lem besi untuk menghindari kemungkinan terjadi bocor pada sambungan ulir. Setelah itu, penyambungan nipple kuningan dengan pipa tembaga menggunakan metode pengelasan. Langkah kelima yaitu penyambungan setiap elemen freezer. Penyambungan yang pertama adalah pengelasan filler tube dengan pipa saluran hisap kompresor untuk pengisian refrigeran. Kemudian dilanjutkan dengan pengelasan pipa tembaga yang menghubungkan pipa tekan kompresor ke kondensor, sekaligus pengelasan high pressure gauge yang pertama untuk mengukur tekanan refrigeran dari kompresor menuju ke kondensor. Pipa tembaga berbentuk T digunakan untuk menghubungkan pipa tembaga utama dengan pressure gauge. Selanjutnya, dilakukan pengelasan sambungan pressure gauge untuk mengukur tekanan tinggi refrigeran saat keluar dari kondensor dan filter pada pipa output kondensor. Kemudian dilanjutkan pengelasan pipa kapiler pada filter dan pipa kapiler pada pipa tembaga utama atau pipa input evaporator sekaligus pengelasan pressure gauge. Penyambungan yang terakhir adalah pengelasan pipa tembaga utama yang menghubungkan pipa output evaporator dengan pipa hisap kompresor. Setelah setiap elemen freezer terpasang, saatnya menguji kebocoran pada setiap sambungan. Metode pengujian kebocoran yang pertama menggunakan

(82) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 63 fluida udara, pengujian kedua menggunakan refrigeran. Fluida udara dimasukan ke dalam sistem pada tekanan 10 psig (24,696 psia) atau lebih besar daripada tekanan atmosfer yaitu 14,696 psia. Kompresor dinyalakan hingga tekanan kerja di dalam evaporator menunjukan nilai 10 psig. Setelah tekanan kerja evaporator tercapai 10 psig, kompresor dipadamkan, kemudian setiap sambungan diuji dengan diberikan api dari korek api. Apabila nyala api tenang, maka tidak terjadi kebocoran dan sebaliknya apabila nyala api bergoyang, maka terdapat kebocoran dari dalam sistem. Pengujian semacam ini harus dilakukan di dalam ruangan tertutup, sehingga kemungkinan nyala api dipengaruhi hembusan angin dapat dihindari. Pengujian kebocoran juga dapat dilakukan melalui pengamatan pada pressure gauge saat kompresor padam. Apabila dalam selang waktu tertentu nilai tekanan di dalam mesin menurun, maka terjadi kebocoran. Setelah proses pengujian kebocoran selesai dilakukan dan apabila ditemukan kebocoran, maka harus dilakukan penambalan sehingga tidak lagi terdapat kebocoran. Kebocoran akan sangat mengganggu proses pengambilan data karena tekanan refrigeran tidak stabil, maka suhu yang diinginkan pada evaporator tidak akan tercapai. Bahkan temperatur pada kondensor tidak dapat tercapai (lebih besar dari temperatur lingkungan di sekitar sistem) dan bila temperatur kondensor lebih rendah dari temperatur lingkungan, maka tidak akan tercapai perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan. Setelah tidak ditemukan kebocoran pada mesin (freezer), maka proses selanjutnya adalah pemvakuman sistem. Sistem harus vakum dari udara. Apabila terdapat udara di dalam sistem bercampur dengan refrigeran akan menyebabkan

(83) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 64 hambatan pada saluran pipa kapiler. Udara mengandung uap air dan uap air akan membeku pada kondisi temperatur 0˚C dan tekanan 1 atm. Es dari hasil uap air yang membeku akan menyumbat lubang pipa kapiler sehingga aliran refrigeran yang menuju evaporator terhambat. Oleh karena itu, tekanan di dalam sistem harus vakum. Proses pemvakuman dapat dilakukan menggunakan dua metode. Metode pertama menggunakan kompresor dari sistem, sedangkan metode kedua menggunakan pompa vakum. Prosedur pemvakuman dengan menggunakan metode pertama, kompresor harus dinyalakan. Lubang kedua pada filter digunakan sebagai saluran keluar fluida (udara atau refrigeran) saat proses pemvakuman, lihat Gambar 3.2. Gambar 3.9 Saluran keluar fluida saat proses pemvakuman terdapat pada filter. Saat proses pemvakuman berlangsung, ujung pipa pada saluran kedua filter harus terbuka. Proses pemvakuman akan berlangsung selama kurang lebih 20 menit atau hingga pressure gauge menunjukan nilai di bawah 0 psig. Pengujian sistem sudah dalam kondisi vakum atau belum dapat dilakukan juga menggunakan nyala api yang diletakan di depan lubang ujung pipa saluran keluar fluida. Apabila nyala api

(84) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 65 tenang, maka fluida di dalam sistem sudah habis yang juga berarti sistem sudah dalam kondisi vakum. Setelah kondisi vakum tercapai, ujung pipa saluran kedua filter ditutup dengan pengelasan setelah itu kompresor dipadamkan. Proses pemvakuman metode kedua adalah menggunakan pompa vakum. Pada metode pemvakuman ini tidak memerlukan lubang keluar fluida karena prinsip pompa vakum adalah menghisap dan langsung mengeluarkan fluida dari saluran yang terdapat pada pompa vakum tersebut. Berbeda dengan prinsip pemvakuman menggunakan kompresor dari sistem yaitu kompresi fluida dan dikeluarkan melalui lubang pada ujung pipa saluran kedua filter. Indikator tercapainya kondisi vakum pada proses pemvakuman menggunakan pompa vakum adalah nilai tekanan yang ditunjukan oleh pressure gauge. Apabila nilai tekanan yang ditunjukan pressure gauge sudah mencapai lebih rendah dari 0 psig, maka kondisi vakum telah tercapai. Pada dasarnya proses pemvakuman menggunakan kompresor dari sistem itu sendiri dengan menggunakan pompa vakum akan sama-sama menghasilkan kondisi vakum. Akan tetapi, proses pemvakuman menggunakan pompa vakum lebih praktis karena tidak perlu menyediakan lubang keluar untuk saluran fluida dan tidak perlu menutupnya kembali dengan pengelasan karena proses penghisapan fluida di dalam sistem dilakukan melalui saluran hisap kompresor yang terpasang filler tube.

(85) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 66 3.4 Proses Pengujian Freezer Proses pengujian freezer dilakukan dengan mengamati kerja freezer saat menggunakan R-134a pada tekanan kerja evaporator 10 psig. Parameter yang diamati adalah tekanan dan temperatur. Tekanan meliputi fluida pada output kompresor, tekanan fluida pada output kondensor, tekanan fluida pada input evaporator, dan tekanan fluida pada output evaporator. Temperatur meliputi temperatur fluida pada output kompresor, temperatur fluida output kondensor, temperatur input evaporator, dan temperatur output evaporator.

(86) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian Prosedur pelaksanaan penelitian dari awal perancangan mesin, persiapan elemen-elemen mesin pendingin, perakitan elemen-elemen mesin pendingin, hingga tahap pengolahan data ditunjukan pada Gambar 4.1. Mulai Merancang Mesin Pedingin Mempersiapkan Elemen-Elemen Mesin Pendingin Merakit Elemen-Elemen Mesin Pendingin Proses Pemvakuman Mesin Pendingin Proses Pengisian Refrigeran R134a Tidak baik Uji Coba Mesin ? Baik Proses Pengambilan Data (T1, T2, T3, T4, T5, P1, P2) Proses Pengosongan Refrigeran R-134a A 67

(87) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI A Proses Pemvakuman Mesin Pendingin Proses Pengisian Refrigeran R-502 Tidak baik Uji Coba Mesin ? Baik Penggambaran Siklus Kompresi Uap Pada p-h diagram Membaca nilai entalphy di setiap titik Proses Pengambilan Data (T1, T2, T3, T4, T5, P1, P2) Proses Pengolahan Data Qin (QL), Qout (QH), Win, COP Dari Data R-134a dan R-502 Selesai Gambar 4.1 Diagram Alir Pelaksanaan Pengujian 68

(88) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 69 4.2 Obyek Penelitian Obyek yang diteliti adalah mesin pendingin jenis freezer yang bekerja berdasarkan siklus kompresi uap. 4.3 Skema Alat Penelitian Gambar 4.3 menyajikan skema alat penelitian yang digunakan di dalam penelitian ini. Mesin pendingin yang dipakai menggunakan siklus kompresi uap. Elemen-elemen mesin yang terdapat pada mesin pendingin ini terdiri dari: 1. Kompresor a. Saluran pengisian refrigeran (refill suction inlet). b. Saluran keluar refrigeran dari kompresor (compression outlet). c. Saluran masuk refrigeran menuju kompresor (suction inlet). 2. Kondensor 3. Pipa kapiler (capillary tube) 4. Evaporator a. Wadah plastik kecil volume 4 liter (ethylene glycol container). b. Wadah plastik besar volume 5 liter (plastic jar). c. Kaleng luar untuk ruang pendinginan (tin compartment). d. Kaleng dalam untuk memuat air (water container). e. Kayu penyangga (wood support). 5. High Pressure Gauge (P1). 6. Filter. 7. Low Pressure Gauge (P2).

(89) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 70 Gambar 4.2 Skema Alat Penelitian. 4.4 Variasi Penelitian Penelitian dilakukan dengan memvariasikan refrigeran yang digunakan pada mesin pendingin. Penelitian pertama, mesin pendingin menggunakan R-134a dan pada penelitian kedua menggunakan R-502.

(90) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 71 4.5 Cara Mendapatkan Data Data-data yang diperoleh dari penelitian didapatkan dari data-data yang ditampilkan oleh alat-alat ukur yang dipasang pada mesin pendingin. Data temperatur diperoleh dari thermocouple dan thermometer, sedangkan data tekanan diperoleh dari pressure gauge. 1 Nilai tekanan tinggi refrigeran output kompresor (P1) 2 Nilai tekanan rendah refrigeran output pipa kapiler (P2) 3 Nilai suhu refrigeran output kondensor (T1) 4 Nilai suhu refrigeran input kompresor (T2) 5 Nilai suhu air sebagai beban pendinginan (T3) 6 Nilai suhu refrigeran sekunder atau ethylene glycol (T4) 7 Nilai suhu udara ruang (T5) Cara untuk mendapatkan data-data tersebut yaitu dengan membaca pressure gauge yang telah dipasang pada posisi outlet kompresor dan posisi inlet evaporator untuk memperoleh nilai-nilai tekanan, sedangkan untuk memperoleh nilai-nilai suhu yaitu dengan menggunakan thermometer dan thermocouple. Thermocouple dipasang pada posisi yang telah ditentukan sesuai dengan data yang hendak diperoleh. Ujung thermocouple harus menempel pada pipa tembaga dan harus diisolasi menggunakan aluminium foil dan perekat supaya nilai suhu yang diperoleh akurat atau tidak dipengaruhi oleh perubahan suhu pada lingkungan. Langkah-langkah pengambilan data dijelaskan melalui poin-poin berikut ini.

(91) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 1. 72 Memeriksa kebocoran pada pipa-pipa mesin pendingin dan memastikan tidak ada kebocoran yang terjadi selama proses pengambilan data. 2. Memasang thermocouple pada posisi yang telah dijabarkan sesuai dengan data yang hendak diperoleh. 3. Mengisolasi ujung kabel thermocouple dari pengaruh perubahan suhu lingkungan dengan menggunakan aluminium foil dan perekat. 4. Mengisolasi ruang pendinginan (freezer) agar tidak kontak dengan udara di lingkungan sekitar menggunakan stereo foam. 5. Pencatatan nilai temperatur pada titik-titik yang diamati dilakukan setiap 30 menit selama selang waktu pengamatan mesin 360 menit. 6. Setelah proses persiapan dan pemeriksaan elemen-elemen mesin sudah dilakukan dengan benar, maka mesin pendingin siap dioperasikan dan pengambilan data siap dilakukan. 4.6 Cara Mengolah Data Data-data yang telah diperoleh kemudian digunakan untuk pedoman menggambar siklus kompresi uap pada diagram hubungan tekanan dan energi dalam (enthalpy). Melalui gambar siklus kompresi uap pada p-h diagram, dapat diperoleh nilai-nilai enthalpy pada tiap proses. Nilai-nilai enthalpy tersebut digunakan untuk menghitung Qin (QL), Qout (QH), Win, evaporator, serta COP dan efisiensi mesin pendingin. ̇ refrigeran pada Hasil pengolahan data dari mesin pendingin dengan masing-masing refrigeran digunakan sebagai dasar untuk membahas hasil penelitian.

(92) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 73 4.7 Cara Memperoleh Kesimpulan Kesimpulan diperoleh dari hasil pembahasan untuk setiap mesin pendingin dengan masing-masing refrigeran. Kesimpulan yang diperoleh akan menjawab tujuan dari penelitian ini.

(93) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Penelitian Pada sub bab ini akan ditampilkan tabel-tabel hasil pengamatan dan pengambilan data terhadap mesin pendingin dengan R-502 dan R-134a pada rentang waktu 1 April 2014 hingga 3 April 2014 dilanjutkan 5 April 2014 hingga 7 April 2014. Data pengamatan mesin pendingin dengan R-502 pada tanggal 1 April 2014 hingga 3 April 2014 ditampilkan berturut-turut pada Tabel 5.1, Tabel 5.2, dan Tabel 5.3. Tabel 5.1 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-502, 1 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 T1 °C 26,3 32,1 35,1 34,0 33,3 30,9 31,1 32,4 31,7 32,1 32,6 32,0 32,6 32,5 31,3 T2 °C 27,7 41,7 45,1 41,5 41,6 42,4 43,9 40,1 41,2 41,1 40,7 41,2 40,8 40,4 39,7 T3 °C 27,1 20,9 11,6 2,6 -0,5 -4,5 0,4 -3,3 -5,6 -7,4 -8,9 -10,4 -11,4 -12,3 -13,3 T4 °C 25,1 8,9 -5,9 -15,5 -19,8 -22,0 -23,5 -23,3 -23,8 -24,2 -24,6 -25,0 -25,1 -25,2 -25,5 T5 °C 27 27 27 28 27 30 28 29 28 29 29 30 30 30 30 p2 psig 70 200 215 210 205 195 195 205 200 200 200 200 205 200 195 p1 I psig ampere 72 0 4 0,75 6 0,71 6 0,72 4 0,68 3 0,69 4 0,69 4 0,68 2 0,70 3 0,69 3 0,68 3 0,69 3 0,71 3 0,68 2 0,70 74

(94) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 75 Tabel 5.2 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-502, 2 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 T1 °C 27,3 34,0 33,3 33,0 32,7 32,2 32,3 31,2 30,9 30,8 32,3 30,6 30,8 31,3 31,0 T2 °C 27,6 40,1 43,1 43,1 44,5 44,2 44,8 44,0 43,9 41,2 39,2 40,9 38,7 38,8 39,1 T3 °C 26,9 20,9 11,4 2,4 0,3 -0,1 -2,4 -4,9 -7,0 -8,6 -10,0 -11,3 -12,2 -13,1 -14,1 T4 °C 26,3 9,8 -4,9 -14,9 -19,5 -21,3 -22,4 -23,3 -23,8 -24,3 -24,7 -25,2 -25,2 -25,8 -26,0 T5 °C 26 27 27 27 28 28 28 28 28 29 29 29 28 28 29 p2 psig 70 210 210 205 205 200 190 200 195 195 200 195 195 195 190 p1 I psig ampere 72 0 6 0,73 6 0,70 4 0,69 4 0,70 4 0,67 2 0,72 4 0,73 2 0,72 2 0,71 2 0,71 2 0,70 2 0,69 2 0,69 2 0,68 Tabel 5.3 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-502, 3 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 T1 °C 27,5 32,5 30,0 33,7 32,1 32,3 31,1 32,1 30,7 31,9 31,3 31,0 31,5 31,7 31,4 T2 °C 27,9 42,2 47,9 46,6 46,7 42,1 41,7 39,8 42,3 40,8 42,1 40,3 42,4 41,9 40,3 T3 °C 27,1 21,3 12,7 3,7 0,0 -3,6 -0,9 -3,7 -5,8 -7,6 -9,0 -10,4 -11,6 -12,6 -13,5 T4 °C 26,3 11,0 -2,2 -13,4 -18,0 -20,7 -21,7 -22,8 -23,5 -24,0 -24,5 -24,9 -25,2 -25,5 -25,7 T5 °C 27 27 27 28 28 28 27 27 27 27 27 28 28 28 28 p2 psig 70 185 185 205 200 200 195 200 195 195 195 190 195 200 195 p1 I psig ampere 72 0,00 4 0,71 4 0,71 4 0,72 4 0,70 4 0,70 2 0,69 2 0,69 2 0,69 2 0,70 2 0,70 2 0,68 2 0,68 2 0,67 2 0,68

(95) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 76 Data pengamatan mesin pendingin dengan R-134a pada tanggal 5 April 2014 hingga 7 April 2014 ditampilkan berturut-turut pada Tabel 5.4, Tabel 5.5, dan Tabel 5.6. Tabel 5.4 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-134a, 5 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 T1 °C 27,8 43,6 41,9 42,5 39,4 41,1 40,8 40,6 38,8 40,9 39,5 39,7 37,7 38,3 35,9 T2 °C 27,8 38,0 36,7 30,8 27,9 20,0 19,0 17,5 23,2 17,0 22,5 20,7 23,6 19,6 24,3 T3 °C 26,5 15,3 4,7 -0,5 -5,2 -9,6 -3,1 -5,1 -6,6 -7,9 -9,1 -10,2 -11,6 -12,5 -13,8 T4 °C 25,1 -1,5 -12,5 -16,7 -19,1 -20,6 -19,8 -20,3 -20,7 -20,9 -21,1 -21,2 -22,1 -22,1 -22,7 T5 °C 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0 29,0 29,0 29,0 29,0 29,0 29,0 29,0 28,0 p2 psig 80 180 185 180 185 170 170 165 165 170 165 170 160 165 145 p1 I psig ampere 78 0,00 6 0,75 5 0,71 5 0,70 3 0,68 3 0,67 3 0,69 3 0,67 3 0,68 3 0,68 3 0,67 3 0,66 2 0,67 2 0,66 0 0,70 Tabel 5.5 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-134a, 6 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 T1 °C 27,8 41,0 39,1 38,3 40,1 39,6 40,0 T2 °C 27,5 38,4 36,9 35,5 29,0 22,6 21,9 T3 °C 26,7 18,2 7,4 3,9 -0,4 -6,7 0,8 T4 °C 25,8 -0,4 -12,7 -17,3 -19,2 -20,7 -20,0 T5 °C 27 27 27 28 28 28 28 p2 psig 80 170 175 160 170 170 170 p1 I psig ampere 78 0 8 0,74 6 0,74 3 0,71 3 0,71 3 0,70 3 0,69

(96) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 77 (lanjutan Tabel 5.5) No. 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 210 240 270 300 330 360 390 420 T1 °C 38,7 38,5 38,4 38,5 37,7 39,6 40,7 36,3 T2 °C 24,2 22,8 21,0 21,5 21,8 15,8 16,2 23,6 T3 °C -1,3 -3,7 -5,9 -7,5 -8,9 -10,3 -11,1 -12,4 T4 °C -20,5 -20,8 -21,4 -21,9 -21,9 -22,1 -22,1 -22,5 T5 °C 28 28 28 28 29 29 29 28 p2 psig 165 165 165 165 160 170 175 155 p1 I psig ampere 3 0,68 3 0,69 2 0,72 3 0,74 2 0,73 3 0,70 3 0,68 1 0,71 Tabel 5.6 Data Pengamatan Karakteristik Mesin Pendingin dengan R-134a, 7 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 T1 °C 27,2 39,8 37,4 39,8 39,5 38,3 37,5 37,9 36,9 36,8 37,2 36,0 38,7 37,4 38,8 T2 °C 27,4 37,6 36,1 30,9 25,1 21,4 20,6 22,9 22,0 22,0 22,5 21,1 20,4 19,9 18,6 T3 °C 26,1 15,7 5,9 0,6 -3,1 -8,7 -2,6 -4,9 -6,5 -7,9 -9,2 -10,5 -11,7 -12,9 -14,0 T4 °C 25,5 -0,8 -11,7 -16,9 -19,1 -21,2 -20,6 -20,9 -21,2 -21,6 -21,9 -22,1 -22,7 -22,9 -23,1 T5 °C 27 27 27 27 27 27 27 28 28 28 28 28 28 28 28 p2 psig 78 170 155 165 165 160 160 160 160 155 155 155 160 155 160 p1 I psig ampere 80 0 6 0,72 5 0,67 3 0,70 3 0,70 2 0,69 2 0,67 2 0,68 2 0,68 2 0,70 2 0,68 0 0,66 1 0,66 1 0,67 2 0,68 5.2 Perhitungan Hal-hal yang akan dicari dan dihitung di dalam sub bab ini meliputi laju penyerapan kalor per satuan massa refrigeran (Qin), laju pelepasan kalor per

(97) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 78 satuan massa refrigeran (Qout), kerja per satuan massa refrigeran, laju massa refrigeran, COP aktual, COP ideal, efisiensi mesin pendingin, dan besarnya daya yang dikonsumsi oleh kompresor dari waktu ke waktu. Karena satuan dari data temperatur dan data tekanan yang diperoleh dari observasi mesin pendingin satuannya tidak sama dengan satuan pada diagram p-h, maka sebelum melakukan perhitungan, terlebih dahulu satuan data-data tersebut dikonversi ke dalam satuan yang sama dengan satuan yang terdapat pada diagram p-h. Pada Tabel 5.7, Tabel 5.8, dan Tabel 5.9 disajikan konversi satuan temperatur dari Celcius ke Fahrenheit untuk mencari nilai enthalpy pada diagram p-h R-502, lalu dikonversi lagi dari Fahrenheit ke Kelvin untuk perhitungan COP ideal mesin pendingin. Selain itu juga akan disajikan konversi data tekanan dari psi gauge ke psi absolute. Tabel 5.7 Hasil Konversi satuan temperatur dan tekanan R-502, 1 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 T1 °F 81,1 91,6 97,0 95,0 93,7 89,4 89,8 92,1 90,9 91,6 92,5 91,4 92,5 T2 °F 82,2 107,4 113,5 107,1 107,2 108,7 111,4 104,5 106,5 106,3 105,6 106,5 105,8 T3 °F 81,7 70,5 53,8 37,6 32,0 24,8 33,6 27,0 22,8 19,6 16,9 14,2 12,4 T4 °F 77,5 48,4 21,7 4,5 -3,3 -7,2 -9,9 -9,6 -10,5 -11,2 -11,9 -12,6 -12,8 T5 °F 80,6 80,6 80,6 82,4 80,6 86,0 82,4 84,2 82,4 84,2 84,2 86,0 86,0 p2 psia 84,696 214,696 229,696 224,696 219,696 209,696 209,696 219,696 214,696 214,696 214,696 214,696 219,696 p1 psia 86,696 18,696 20,696 20,696 18,696 17,696 18,696 18,696 16,696 17,696 17,696 17,696 17,696

(98) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 79 (lanjutan Tabel 5.7) Waktu T1 menit °F 14 390 92,3 15 420 90,1 T2 °F 105,1 103,8 No. T3 °F 10,8 9,0 T4 °F -13,0 -13,5 T5 °F 86,0 86,0 p2 psia 214,696 209,696 p1 psia 17,696 16,696 Perhitungan konversi skala temperatur Celcius (T1) ke skala Fahrenheit pada menit ke 120 dengan nilai koreksi pada thermometer sebesar 1ºC. ( ℉) = ( ℃) ∙ 9 5 + 32 ( ℉) = ( 33,3 + 1) ∙ 9 5 + 32 = 93,7 ˚ Perhitungan konversi satuan tekanan dari psi gauge (P1) ke psi absolute pada menit ke 120. = + 14,696 = 205 + 14,696 = 219,696 Tabel 5.8 Hasil Konversi satuan temperatur dan tekanan R-502, 2 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 T1 °F 81,1 91,6 97,0 95,0 93,7 89,4 89,8 92,1 90,9 91,6 92,5 T2 °F 82,2 107,4 113,5 107,1 107,2 108,7 111,4 104,5 106,5 106,3 105,6 T5 °F 81,7 70,5 53,8 37,6 32,0 24,8 33,6 27,0 22,8 19,6 16,9 T6 °F 77,5 48,4 21,7 4,5 -3,3 -7,2 -9,9 -9,6 -10,5 -11,2 -11,9 T7 °F 80,6 80,6 80,6 82,4 80,6 86,0 82,4 84,2 82,4 84,2 84,2 p2 psia 84,696 214,696 229,696 224,696 219,696 209,696 209,696 219,696 214,696 214,696 214,696 p1 psia 86,696 18,696 20,696 20,696 18,696 17,696 18,696 18,696 16,696 17,696 17,696

(99) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 80 (lanjutan Tabel 5.8) No. 12 13 14 15 Waktu menit 330 360 390 420 T1 °F 88,9 89,3 90,2 89,6 T2 T5 °F °F 106,0 12,6 102,0 10,9 102,2 9,3 102,7 7,5 T6 °F -13,0 -13,0 -14,1 -14,4 T7 °F 84,2 82,4 82,4 84,2 p2 psia 209,696 209,696 209,696 204,696 p1 psia 16,696 16,696 16,696 16,696 Tabel 5.9 Hasil Konversi satuan temperatur dan tekanan R-502, 3 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 T1 °F 82,9 95,0 93,8 93,2 92,7 91,8 92,0 90,0 89,5 89,3 92,0 88,9 89,3 90,2 89,6 T2 °F 82,0 104,5 109,9 109,9 112,5 111,9 113,0 111,6 111,4 106,5 102,9 106,0 102,0 102,2 102,7 T5 °F 81,3 70,5 53,4 37,2 33,4 32,7 28,6 24,1 20,3 17,4 14,9 12,6 10,9 9,3 7,5 T6 °F 79,7 50,0 23,5 5,5 -2,7 -6,0 -8,0 -9,6 -10,5 -11,4 -12,1 -13,0 -13,0 -14,1 -14,4 T7 °F 78,8 80,6 80,6 80,6 82,4 82,4 82,4 82,4 82,4 84,2 84,2 84,2 82,4 82,4 84,2 p2 psia 84,696 224,696 224,696 219,696 219,696 214,696 204,696 214,696 209,696 209,696 214,696 209,696 209,696 209,696 204,696 p1 psia 86,696 20,696 20,696 18,696 18,696 18,696 16,696 18,696 16,696 16,696 16,696 16,696 16,696 16,696 16,696 Setelah konversi satuan selesai dikerjakan, tahap selanjutnya adalah perhitungan. Perhitungan nilai-nilai laju penyerapan kalor pada evaporator hingga efisiensi mesin pendingin dengan R-502 dilakukan dengan menggunakan British Unit System menyesuaikan dengan satuan pada diagram p-h R-502.

(100) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 81 Tabel 5.10 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-502, 1 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 h3 kJ/kg h4 kJ/kg h1 kJ/kg h2 kJ/kg QL kJ/kg QH kJ/kg W in kJ/kg 77,49 81,08 79,76 78,92 76,05 76,29 77,85 77,01 77,49 78,09 77,37 78,09 77,97 76,53 77,49 81,08 79,76 78,92 76,05 76,29 77,85 77,01 77,49 78,09 77,37 78,09 77,97 76,53 225,01 227,66 224,56 225,13 225,27 226,50 224,04 224,52 224,54 224,48 224,52 224,33 223,96 223,49 285,53 285,53 288,44 288,44 288,11 286,18 287,79 290,70 290,70 288,11 288,11 288,11 288,11 290,05 147,52 146,59 144,80 146,21 149,22 150,21 146,19 147,51 147,06 146,40 147,15 146,25 145,99 146,96 208,04 204,45 208,68 209,51 212,06 209,88 209,94 213,69 213,21 210,03 210,74 210,03 210,15 213,52 60,52 57,86 63,88 63,31 62,84 59,67 63,75 66,17 66,15 63,63 63,59 63,78 64,16 66,56 Tabel 5.11 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya compressor, R-502, 1 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu TH TL COP COP Efisiensi ṁ P menit K K ideal aktual ηII g/s watt 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 307,4 309,9 309,1 308,2 306,9 306,9 308,2 307,4 307,4 307,4 307,4 308,2 307,4 306,5 232,1 242,6 234,8 232,1 230,9 232,1 232,1 229,8 230,9 230,9 230,9 231,1 230,9 229,6 3,08 3,60 3,16 3,05 3,04 3,10 3,05 2,96 3,02 3,02 3,02 3,00 3,02 2,99 2,44 2,53 2,27 2,31 2,37 2,52 2,29 2,23 2,22 2,30 2,31 2,29 2,28 2,21 0,79 0,70 0,72 0,76 0,78 0,81 0,75 0,75 0,74 0,76 0,77 0,76 0,76 0,74 2,73 2,70 2,48 2,36 2,42 2,54 2,35 2,33 2,29 2,35 2,39 2,45 2,33 2,31 165,0 156,2 158,4 149,6 151,8 151,8 149,6 154,0 151,8 149,6 151,8 156,2 149,6 154,0

(101) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 82 Metode untuk menentukan nilai-nilai enthalpy dari diagram p-h diilustrasikan melalui Gambar 5.1. Pada Gambar 5.1 dapat dilihat adanya proses pemanasan lanjut (4b-1), pendinginan lanjut (3a-3b), dan penurunan temperatur refrigeran dari uap panas lanjut ke uap jenuh (2a-2b). Informasi selengkapnya mengenai penentuan nilai-nilai enthalpy, TH, TL, high pressure, dan low pressure dari waktu ke waktu sesuai dengan refrigeran yang digunakan, dicantumkan pada lampiran. Gambar 5.1 Ilustrasi penentuan nilai enthalpy, TH, TL, dan tekanan. Berikut ini adalah perhitungan nilai QL, QH, Win, COP aktual, COP ideal, efisiensi mesin pendingin, laju aliran massa refrigeran, dan konsumsi daya kompresor pada menit ke 210, lihat Tabel 5.10 dan Tabel 5.11. 1. Perhitungan QL berdasarkan pada Persamaan 2.13. = ℎ −ℎ = ℎ −ℎ

(102) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI = 224,04 − 77,85 = 146,19 2. Perhitungan QH berdasarkan pada Persamaan 2.11. = ℎ −ℎ = ℎ −ℎ = 287,79 − 77,85 = 209,94 3. Perhitungan Win berdasarkan pada Persamaan 2.10. = ℎ −ℎ = ℎ −ℎ = 287,79 − 224,04 = 63,75 4. Perhitungan COP aktual berdasarkan pada Persamaan 2.15. COP = = , COP aktual = COP aktual = ℎ −ℎ ℎ −ℎ 146,19 63,75 COP aktual = 2,29 5. Perhitungan COP ideal berdasarkan pada Persamaan 2.4. COP , = 1 ⁄ −1 83

(103) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 1 = 3,05 308,2 − 1 232,1 COP ideal = 6. Perhitungan efisiensi mesin pendingin berdasarkan Persamaan 2.19. = = COP COP 2,29 = COP aktual COP ideal = 0,75 3,05 7. Perhitungan laju aliran massa refrigeran per satuan waktu berdasarkan pada Persamaan 2.17. = ∙ = 220 ∙ 0,68 = 149,6 = 149,6 8. Perhitungan laju aliran massa refrigeran per satuan waktu berdasarkan pada Persamaan 2.10. ̇ = ̇ = 149,6 = 63,75 ̇ = 0,00235 149,6 ∙ 10 63,75 = 2,35 84

(104) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 85 Tabel 5.12 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-502, 2 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 h3 kJ/kg h4 kJ/kg h1 kJ/kg h2 kJ/kg Q in kJ/kg Q out kJ/kg W in kJ/kg 79,76 78,92 78,56 78,21 77,61 77,73 76,41 76,05 75,93 77,73 75,69 75,93 76,53 76,17 79,76 78,92 78,56 78,21 77,61 77,73 76,41 76,05 75,93 77,73 75,69 75,93 76,53 76,17 223,33 225,60 225,77 226,78 226,57 227,00 226,42 226,49 224,39 222,93 224,17 222,57 222,64 222,86 279,07 278,75 288,44 289,08 288,44 288,44 287,14 291,99 290,37 291,67 291,67 289,41 291,34 290,70 143,57 146,68 147,20 148,58 148,96 149,28 150,01 150,44 148,45 145,21 148,47 146,64 146,11 146,69 199,31 199,82 209,87 210,88 210,83 210,71 210,73 215,94 214,44 213,94 215,97 213,47 214,81 214,52 55,74 53,15 62,67 62,30 61,87 61,43 60,72 65,50 65,99 68,73 67,50 66,84 68,70 67,84 Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya kompresor, R-502, 2 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Waktu TH TL COP COP Efisiensi m P menit K K ideal aktual ηII g/s watt 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 309,1 309,5 308,2 308,2 307,4 306,5 308,2 307,4 307,4 307,4 307,8 307,8 240,6 240,3 232,1 232,1 232,1 232,1 232,1 229,8 231,1 230,9 231,1 230,9 3,51 3,47 3,05 3,05 3,08 3,12 3,05 2,96 3,03 3,02 3,01 3,00 2,58 2,76 2,35 2,38 2,41 2,43 2,47 2,30 2,25 2,11 2,20 2,19 0,73 0,79 0,77 0,78 0,78 0,78 0,81 0,78 0,74 0,70 0,73 0,73 2,88 2,90 2,42 2,47 2,38 2,58 2,64 2,42 2,37 2,27 2,28 2,27 160,6 154,0 151,8 154,0 147,4 158,4 160,6 158,4 156,2 156,2 154,0 151,8

(105) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 86 (lanjutan Tabel 5.13) No. 14 15 Waktu TL COP COP Efisiensi ṁ P K ideal aktual ηII g/s watt 231,1 229,8 3,03 3,03 2,13 2,16 0,70 0,71 2,21 2,20 151,8 149,6 TH menit K 390 307,4 420 305,6 Tabel 5.14 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-502, 3 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 h3 kJ/kg h4 kJ/kg h1 kJ/kg h2 kJ/kg Q in kJ/kg Q out kJ/kg W in kJ/kg 77,97 74,98 79,41 77,49 77,73 76,30 77,49 75,82 77,26 76,54 76,18 76,78 77,02 76,66 77,97 74,98 79,41 77,49 77,73 76,3 77,49 75,82 77,26 76,54 76,18 76,78 77,02 76,66 225,26 229,40 228,46 228,59 225,45 225,01 223,64 225,33 224,24 225,19 224,20 225,87 225,36 224,28 288,11 288,44 290,70 290,70 286,18 281,01 288,44 288,44 288,11 290,05 288,44 290,37 290,37 288,44 147,29 154,42 149,05 151,09 147,72 148,72 146,15 149,51 146,99 148,65 148,02 149,09 148,35 147,62 210,14 213,45 211,29 213,20 208,44 204,71 210,94 212,62 210,86 213,51 212,26 213,60 213,36 211,78 62,86 59,04 62,24 62,11 60,73 55,99 64,79 63,11 63,87 64,87 64,24 64,51 65,01 64,16 Tabel 5.15 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya kompresor, R-502, 3 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 Waktu TH TL COP COP Efisiensi ṁ P menit K K ideal aktual ηII g/s watt 0 30 60 90 120 150 304,4 304,8 308,2 307,4 307,8 232,1 232,1 232,1 232,1 232,1 3,21 3,19 3,05 3,08 3,07 2,34 2,62 2,39 2,43 2,43 0,73 0,82 0,78 0,79 0,79 2,48 2,65 2,54 2,48 2,54 156,2 156,2 158,4 154,0 154,0

(106) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 87 (lanjutan Tabel 5.15) No. 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu TH TL COP COP Efisiensi ṁ P menit 180 210 240 270 300 330 360 390 420 K K ideal aktual ηII g/s watt 306,9 307,8 306,9 306,9 306,9 305,6 306,9 307,8 306,9 229,8 229,8 229,8 229,8 229,8 229,8 229,8 229,8 229,8 2,98 2,95 2,98 2,98 2,98 3,03 2,98 2,95 2,98 2,66 2,26 2,37 2,30 2,29 2,30 2,31 2,28 2,30 0,89 0,77 0,80 0,77 0,77 0,76 0,78 0,77 0,77 2,71 2,34 2,41 2,41 2,37 2,33 2,32 2,27 2,33 151,8 151,8 151,8 154,0 154,0 149,6 149,6 147,4 149,6 Tabel 5.16 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-134a, 5 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 h3 kJ/kg h4 kJ/kg h1 kJ/kg h2 kJ/kg QL kJ/kg QH kJ/kg W in kJ/kg 262,95 260,38 261,29 256,60 259,17 258,72 258,42 255,70 258,87 256,76 257,06 254,04 254,94 251,32 262,95 260,38 261,29 256,60 259,17 258,72 258,42 255,70 258,87 256,76 257,06 254,04 254,94 251,32 434,84 433,83 428,89 426,48 420,17 418,40 417,17 422,72 417,19 422,16 420,72 423,04 419,39 423,80 493,33 493,33 491,56 487,56 479,56 473,33 472,00 480,00 472,44 480,44 479,56 479,56 476,89 482,67 171,89 173,44 167,60 169,88 161,00 159,68 158,75 167,02 158,32 165,40 163,66 169,00 164,44 172,48 230,38 232,95 230,27 230,95 220,38 214,61 213,58 224,30 213,57 223,69 222,50 225,52 221,95 231,35 58,49 59,51 62,67 61,08 59,39 54,93 54,83 57,28 55,25 58,28 58,84 56,52 57,50 58,87

(107) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 88 Tabel 5.17 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya kompresor, R-134a, 5 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu TH TL COP COP Efisiensi ṁ P menit K K ideal aktual ηII g/s watt 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 321,2 321,8 321,8 321,8 319,1 318,8 318,2 318,2 319,4 318,5 319,7 317,5 318,8 314,8 253,4 252,1 250,1 250,1 250,1 249,9 249,7 249,9 250,1 250,1 250,1 249,4 249,2 247,2 3,74 3,62 3,49 3,49 3,62 3,63 3,65 3,66 3,61 3,66 3,59 3,66 3,58 3,66 2,94 2,91 2,67 2,78 2,71 2,91 2,9 2,92 2,87 2,84 2,78 2,99 2,86 2,93 0,79 0,80 0,77 0,80 0,75 0,80 0,80 0,80 0,80 0,78 0,77 0,82 0,80 0,80 2,82 2,62 2,46 2,45 2,48 2,76 2,69 2,61 2,71 2,53 2,47 2,61 2,53 2,62 165,0 156,2 154,0 149,6 147,4 151,8 147,4 149,6 149,6 147,4 145,2 147,4 145,2 154,0 Tabel 5.18 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-134a, 6 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 h3 kJ/kg h4 kJ/kg h1 kJ/kg h2 kJ/kg QL kJ/kg QH kJ/kg W in kJ/kg 259,02 256,15 254,94 257,66 256,91 257,51 255,55 255,24 255,09 255,24 254,04 256,91 258,57 251,92 259,02 256,15 254,94 257,66 256,91 257,51 255,55 255,24 255,09 255,24 254,04 256,91 258,57 251,92 435,58 433,87 433,51 427,77 422,24 421,77 423,72 422,53 421,01 421,36 421,69 416,00 416,52 423,21 486,22 487,11 489,78 489,33 482,22 484,44 484,44 484,00 481,78 482,67 482,22 472,44 474,67 482,67 176,56 177,72 178,57 170,11 165,33 164,26 168,17 167,29 165,92 166,12 167,65 159,09 157,95 171,29 227,20 230,96 234,84 231,67 225,32 226,93 228,90 228,76 226,68 227,42 228,19 215,54 216,10 230,75 50,64 53,24 56,27 61,56 59,98 62,67 60,73 61,47 60,76 61,31 60,53 56,44 58,15 59,46

(108) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 89 Tabel 5.19 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya kompresor, R-134a, 6 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu TH TL COP COP Efisiensi ṁ P menit K K ideal aktual ηII g/s watt 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 319,1 320,0 317,2 319,1 319,4 319,1 318,5 318,5 318,2 318,5 317,5 319,1 320,3 316,3 255,4 253,2 250,1 250,1 249,9 250,1 250,1 249,9 249,2 250,3 249,4 250,1 249,9 248,1 4,01 3,79 3,73 3,62 3,60 3,62 3,66 3,64 3,61 3,67 3,66 3,62 3,55 3,64 3,49 3,34 3,17 2,76 2,76 2,62 2,77 2,72 2,73 2,71 2,77 2,82 2,72 2,88 0,87 0,88 0,85 0,76 0,77 0,72 0,76 0,75 0,76 0,74 0,76 0,78 0,77 0,79 3,21 3,06 2,78 2,54 2,57 2,42 2,46 2,47 2,61 2,66 2,65 2,73 2,57 2,63 162,8 162,8 156,2 156,2 154,0 151,8 149,6 151,8 158,4 162,8 160,6 154,0 149,6 156,2 Tabel 5.20 Hasil Perhitungan Nilai QL, QH, Win, R-134a, 7 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu menit 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 h3 kJ/kg h4 kJ/kg h1 kJ/kg h2 kJ/kg QL kJ/kg QH kJ/kg W in kJ/kg 257,21 253,58 257,21 256,76 254,94 253,73 254,34 252,83 252,68 253,28 251,47 255,55 253,58 255,70 257,21 253,58 257,21 256,76 254,94 253,73 254,34 252,83 252,68 253,28 251,47 255,55 253,58 255,70 434,93 433,60 429,03 424,48 421,28 420,64 422,62 421,76 421,858 422,28 421,156 420,507 420,084 418,489 490,22 489,78 490,67 482,67 482,67 482,22 482,22 482,67 483,11 482,22 482,22 482,67 481,78 478,67 177,72 180,02 171,82 167,72 166,34 166,91 168,28 168,93 169,18 169,00 169,69 164,96 166,50 162,79 233,01 236,20 233,46 225,91 227,72 228,49 227,88 229,84 230,44 228,94 230,76 227,12 228,20 222,97 55,29 56,18 61,64 58,19 61,39 61,58 59,60 60,91 61,25 59,94 61,07 62,16 61,69 60,18

(109) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 90 Tabel 5.21 Hasil Perhitungan Nilai COP aktual, COP ideal, efisiensi, laju aliran massa, dan daya kompresor, R-134a, 7 April 2014 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Waktu TH TL COP COP Efisiensi ṁ P menit K K ideal aktual ηII g/s watt 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 319,1 316,6 317,5 317,8 316,9 316,9 316,6 316,9 316,0 316,0 316,0 316,9 316,0 313,0 253,2 252,3 249,7 249,9 249,0 249,0 249,0 248,8 249,0 248,8 247,0 248,1 247,9 244,8 3,84 3,92 3,68 3,68 3,67 3,67 3,68 3,65 3,72 3,70 3,58 3,61 3,64 3,59 3,21 3,20 2,79 2,88 2,71 2,71 2,82 2,77 2,76 2,82 2,78 2,65 2,70 2,71 0,84 0,82 0,76 0,78 0,74 0,74 0,77 0,76 0,74 0,76 0,78 0,73 0,74 0,75 2,86 2,62 2,50 2,65 2,47 2,39 2,51 2,46 2,51 2,50 2,38 2,34 2,39 2,49 158,4 147,4 154,0 154,0 151,8 147,4 149,6 149,6 154,0 149,6 145,2 145,2 147,4 149,6 Berikut ini adalah perhitungan nilai QL, QH, Win, COP aktual, COP ideal, efisiensi mesin pendingin, konsumsi daya kompresor, dan laju aliran massa refrigeran pada menit ke 360, lihat Tabel 5.20 dan Tabel 5.21. 1. Perhitungan QL berdasarkan pada Persamaan 2.13. = ℎ −ℎ = ℎ −ℎ = 420,51 − 255,55 = 164,96

(110) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2. Perhitungan QH berdasarkan pada Persamaan 2.11. = ℎ −ℎ = ℎ −ℎ = 482,67 − 255,55 = 227,12 3. Perhitungan Win berdasarkan pada Persamaan 2.10. = ℎ −ℎ = ℎ −ℎ = 482,67 − 420,51 = 62,16 4. Perhitungan COP aktual berdasarkan pada Persamaan 2.15. = COP = , COP aktual = COP aktual = ℎ −ℎ ℎ −ℎ 164,96 62,16 = 2,65 5. Perhitungan COP ideal berdasarkan pada Persamaan 2.4. COP , = COP ideal = 1 ⁄ 1 −1 −1 91

(111) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI COP ideal = 1 = 3,60 316,9 − 1 248,1 6. Perhitungan efisiensi mesin pendingin berdasarkan Persamaan 2.19. = = COP COP 2,65 3,60 = COP aktual COP ideal = 0,74 7. Perhitungan laju aliran massa refrigeran per satuan waktu berdasarkan pada Persamaan 2.17. = ∙ = 220 ∙ 0,66 = 145,2 8. Perhitungan laju aliran massa refrigeran per satuan waktu berdasarkan pada Persamaan 2.10. ̇ = ̇ = 145,2 = 62,16 145,2 ∙ 10 62,16 = 0,00234 = 2,34 92

(112) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 93 5.3 Pembahasan Data pada grafik berikut diambil dari hasil perhitungan pada Tabel 5.11. Gambar 5.2 menunjukan perubahan nilai COP aktual dari waktu ke waktu saat mesin pendingin menggunakan fluida kerja R-502 di hari pertama pengamatan. Nilai COP aktual mempunyai kecenderungan tetap dari waktu ke waktu. Hal itu dapat terjadi karena evaporator, tempat beban pendinginan, terisolasi dengan baik sehingga kalor dari lingkungan kecil pengaruhnya terhadap temperatur di dalam evaporator. Selain itu, beban pendinginan berupa air dan ethylene glycol mengalami penurunan temperatur dari waktu ke waktu, berarti kalor dari beban pendinginan diserap oleh refrigeran dengan baik. Lihat Tabel 5.1. 10.00 9.00 8.00 COP aktual 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 W aktu (menit) Gambar 5.2 COP aktual dari waktu ke waktu untuk mesin pendingin dengan fluida kerja R-502 sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.11

(113) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 94 10.00 9.00 8.00 COP aktual 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 W aktu (menit) Gambar 5.3 COP aktual dari waktu ke waktu untuk mesin pendingin dengan fluida kerja R-134a sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.19 Gambar 5.3 menunjukan perubahan nilai COP aktual mesin pendingin dari waktu ke waktu saat mesin pendingin menggunakan fluida kerja R-134a. Kecenderungan nilai COP aktual tetap juga terjadi pada mesin pendingin menggunakan fluida kerja R-134a. Tentu penyebab nilai COP aktual tetap ini sama dengan penyebab nilai COP aktual cenderung tetap saat mesin pendingin menggunakan fluida kerja R-502, yaitu sistem isolasi yang baik pada evaporator dan penyerapan kalor beban pendinginan yang baik oleh refrigeran dari waktu ke waktu dibuktikan dengan temperatur yang menurun dari waktu ke waktu. Pada Gambar 5.4 dan Gambar 5.5 ditunjukkan efisiensi mesin pendingin dari waktu ke waktu saat mesin pendingin menggunakan fluida kerja R-502 dan saat menggunakan R-134a. Efisiensi mesin pendingin memiliki kecenderungan stabil pada penggunaan R-502, maupun pada penggunaan R-134a.

(114) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 95 1.00 0.90 0.80 0.70 ηII 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 Waktu (menit) Gambar 5.4 Efisiensi mesin pendingin dari waktu ke waktu dengan fluida kerja R502 sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.11 1.00 0.90 0.80 0.70 ηII 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 W aktu (menit) Gambar 5.5 Efisiensi mesin pendingin dari waktu ke waktu dengan fluida kerja R134a sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.19

(115) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 96 Laju M assa Refrigerant (g/ s) 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 W aktu (menit) Gambar 5.6 Laju massa R-502 dari waktu ke waktu sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.11 Laju M assa Refrigerant (g/ s) 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 W aktu (menit) Gambar 5.7 Laju massa R-134a dari waktu ke waktu sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.19 Gambar 5.6 dan Gambar 5.7 menunjukkan laju aliran massa R-502 dan R-134a dari waktu ke waktu. Laju aliran massa R-502 mempunyai kecenderungan

(116) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 97 menurun, sedangkan laju aliran massa R-134a mempunyai kecenderungan menurun walaupun tidak setajam penurunan laju aliran massa R-502. Apabila laju aliran massa refrigeran menurun, hal itu berarti bahwa konsumsi energi listrik atau konsumsi daya listrik oleh kompresor juga mengalami penurunan dari waktu ke waktu. Konsumsi energi listrik menurun karena beban pendinginan pun temperaturnya menurun dari waktu ke waktu. 200.0 190.0 Daya Listrik (watt) 180.0 170.0 160.0 150.0 140.0 130.0 120.0 110.0 100.0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 W aktu (menit) Gambar 5.8 Grafik konsumsi daya listrik mesin pendingin dengan penggunaan R502 dari waktu ke waktu sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.11

(117) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 98 200.0 190.0 Daya Listrik (watt) 180.0 170.0 160.0 150.0 140.0 130.0 120.0 110.0 100.0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 W aktu (menit) Gambar 5.9 Daya listrik dari waktu ke waktu untuk mesin pendingin dengan fluida kerja R-134a sesuai dengan hasil perhitungan pada Tabel 5.19 Gambar 5.10 dan Gambar 5.11 menunjukkan perbandingan nilai COP aktual mesin pendingin dari waktu ke waktu saat mesin pendingin menggunakan R-502 dan R-134a sebagai fluida kerja. Perbandingan nilai COP aktual mesin pendingin dibuat berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 5.11 dan Tabel 5.19. Berdasarkan grafik tersebut, dapat dilihat fluida kerja R-134a lebih efektif untuk digunakan pada mesin pendingin ini daripada R-502. Selain itu juga dapat dianalisa pengaruh Cp (specific heat) atau kalor jenis dari refrigeran pada laju penyerapan kalor QL dan kerja kompresor.

(118) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 99 10.00 9.00 8.00 COP aktual 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 W aktu (menit) Gambar 5.10 COP aktual mesin pendingin dari waktu ke waktu dengan fluida kerja R-502 dan R-134a pada hari pertama. 10.00 9.00 8.00 COP aktual 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 W aktu (menit) Gambar 5.11 COP aktual dari waktu ke waktu untuk mesin pendingin dengan fluida kerja R-502 dan R-134a pada hari kedua. 420 450

(119) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 100 10.00 9.00 8.00 COP aktual 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 W aktu (menit) Gambar 5.12 COP aktual mesin pendingin menggunakan R-502 dan R-134a sebagai fluida kerja pada hari ketiga. Nilai kalor jenis (Cp) R-502 pada fase cair saat temperatur 70˚F (21,11˚C) adalah 0,2958 ⁄ ∙ ℉, sedangkan nilai kalor jenis (Cp) R-134a pada fase cair saat temperatur 70˚F (21,11˚C) adalah 0,3366 ⁄ ∙ ℉. Nilai kalor jenis R-134a lebih besar daripada nilai kalor jenis R-502. Hal ini mempengaruhi konsumsi daya listrik dan tentu mempengaruhi laju penyerapan kalor (QL). Energi yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur senilai 1˚F per lb pada R-134a lebih besar daripada kebutuhan energi untuk menaikkan temperatur senilai 1˚F per lb pada R-502. Akan tetapi, konsumsi daya listrik rata-rata oleh kompresor dengan R-502 lebih besar dibandingkan dengan R-134a walaupun nilai kalor jenisnya (Cp) lebih tinggi R-134a. Konsumsi daya listrik rata-rata oleh kompresor dengan R-502 secara total adalah 153,63 watt, sedangkan oleh R-134a adalah 152,38 watt. Jumlah daya listrik yang diserap dipengaruhi juga oleh

(120) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 101 pemanasan lanjut, tidak hanya nilai kalor jenis (Cp). Temperatur R-134a sudah meningkat karena menyerap energi kalor lebih banyak saat pemanasan lanjut dibandingkan dengan energi kalor yang diserap oleh R-502.

(121) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan pada mesin pendingin dengan R-134a dan R-502 sebagai refrigeran primer serta ethylene glycol sebagai refrigeran sekunder memberikan memberikan beberapa kesimpulan berikut ini. a. COP aktual mesin pendingin dengan R-134a lebih besar dibandingkan dengan ratarata COP aktual mesin pendingin dengan R-502. Rata-rata COP aktual mesin pendingin dengan R-502 adalah 2,35. Rata-rata COP aktual mesin pendingin dengan R-134a adalah 2,85. b. COP ideal mesin pendingin dengan R-134a lebih besar dibandingkan dengan ratarata COP ideal mesin pendingin dengan R-502. Rata-rata COP ideal mesin pendingin dengan R-502 adalah 3,07. Rata-rata COP ideal mesin pendingin dengan R-134a adalah 3,66. c. Efisiensi mesin pendingin dengan R-134a lebih besar dibandingkan dengan efisiensi mesin pendingin dengan R-502. Rata-rata efisiensi mesin pendingin dengan R-502 adalah 0,76, sedangkan dengan R-134a adalah 0,78. d. Laju aliran massa R-134a lebih besar daripada laju aliran massa R-502 pada mesin pendingin ini. Nilai rata-rata laju aliran massa R-502 adalah 2,44 g/s, sedangkan R-134a adalah 2,59 g/s. 102

(122) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 103 e. Energi kalor per satuan massa refrigeran yang diserap oleh R-134a lebih besar daripada energi kalor per satuan massa refrigeran yang diserap oleh R-502 pada evaporator mesin pendingin ini. Nilai rata-rata energi kalor per satuan massa refrigeran yang diserap oleh R-134a adalah 167,82 kJ/kg, sedangkan oleh R-502 adalah 147,79 kJ/kg. f. Energi kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas oleh R-134a lebih besar daripada energi kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas oleh R-502 pada kondensor mesin pendingin ini. Nilai rata-rata energi kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas oleh R-134a adalah 226,81 kJ/kg, sedangkan oleh R-502 adalah 210,94 kJ/kg. g. Kerja per satuan massa refrigeran pada kompresor dengan R-134a lebih kecil daripada kerja per satuan massa refrigeran pada kompresor dengan R-502. Nilai rata-rata kerja per satuan massa refrigeran pada kompresor dengan R-134a adalah 58,99 kJ/kg, sedangkan dengan R-502 adalah 63,15 kJ/kg. h. Konsumsi daya listrik kompresor untuk mesin pendingin dengan R-134a lebih kecil dibandingkan dengan R-502 pada mesin pendingin ini. Nilai rata-rata konsumsi daya listrik oleh kompresor dengan R-134a adalah 152,38 watt, sedangkan dengan R-502 adalah 153,63 watt.

(123) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 104 6.2 Saran Berdasarkan proses penelitian yang telah dilakukan pada mesin pendingin dengan R-502 dan R-134a sebagai refrigeran primer serta ethylene glycol sebagai refrigeran sekunder dapat dikemukakan beberapa saran berikut ini. a. Sebelum mempelajari karakteristik mesin pendingin melalui pengambilan data tekanan dan temperatur, pastikan mesin pendingin tidak terdapat kebocoran. b. Dalam proses pemvakuman, tekanan vakum yang baik dicapai saat pressure gauge menunjukan nilai paling minimal hingga minus nol psig. c. Pastikan thermometer yang digunakan untuk pengambilan data temperatur sudah dikalibrasi dengan baik menggunakan pengukuran pada air mendidih di tekanan udara 1 atm. d. Gunakan silicon tape (tipis, berwarna putih) untuk melapisi ulir pada nipple selang pengisian maupun nipple pada filler tube untuk mencegah kebocoran saat proses pemvakuman maupun proses pengisian refrigeran ke dalam mesin pendingin.

(124) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2011, www.copper.org diakses pada tanggal 9 April 2014 pukul 08:10 WIB Anonim, 2009, http://www.refrigerants.com/catalog.pdf diakses pada tanggal 20 Mei 2014 pukul 12:41 WIB Anonim, 2009, http://www.engineeringtoolbox.com/refrigerants-d_902.html diakses pada tanggal 20 Mei 2014 pukul 12:41 WIB Antonijevi ́ , Dragi Lj. (2008) : Carbon Dioxide as The Replacement for Synthetic Refrigerants in Mobile Air Conditioning, Thermal Science, Vol. 12, No. 3, 55-64. Çengel, Y. A., Boles, M. A. (2006) : Thermodynamics An Engineering Approach Fifth Edition In SI Units, McGraw-Hill Companies, Inc., 287-290, 299-316, 432-434, 609-617. Choi, Kwang-Il, Chien, Nguyen-Ba, and Oh, Jong-Taek (2013) : Heat Transfer Coefficient during Evaporation of R-1234yf, R-134a, and R-22 in Horizontal Circular Small Tubes, Advances in Mechanical Engineering, Vol. 2013. Ferryal Basbeth, 2005, http://dekomposisi_posmortem.webs.com/ diakses pada tanggal 15 Oktober 2013 pukul 10:58 WIB Hassan, H. Z. (2012) : Energy Analysis and Performance Evaluation of the Adsorption Refrigeration System, ISRN Mechanical Engineering, Vol. 2013. 105

(125) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 106 Jones, J. B., and Dugan, R. E. (1996) : Engineering Thermodynamics, PrenticeHall International, Inc., 830-833. Marion, Jerry B. (1980) : Physics and The Physical Universe, John Wiley & Sons, Inc., 188-190. Moran, M. J., Shapiro, H. N. (2004) : Fundamentals of Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons, Inc., 203-205, 210-212, 483-495, 502-504. Stoecker, W.F., Jones, J.W. (1982) : Refrigeration and Air Conditioning, McGraw-Hill, Inc., 296-306. Sorensen, H. A. (1961) : Principles of Thermodynamics, Holt, Rinehart and Winston, Inc., Washington State University, USA, 50-80.

(126) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI LAMPIRAN 107

(127) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 108

(128) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 109

(129) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 110

(130) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 111

(131) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 112

(132) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 113

(133) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 114

(134) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 115

(135) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 116

(136) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 117

(137) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 118

(138) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 119

(139) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 120

(140) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 121

(141) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 122

(142) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 123

(143) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 124

(144) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 125

(145) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 126

(146)

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

ANALISIS PENGARUH VARIASI DIAMETER PIPA KAPILER TERHADAP PRESTASI KERJA PADA MESIN REFRIGERATOR BERBASIS LPG SEBAGAI REFRIGERAN
1
46
20
ANALISIS PENGARUH VARIASI MASSA LPG SEBAGAI REFRIGERAN TERHADAP PRESTASI KERJA DARI LEMARI ES
0
17
3
ANALISIS PENGARUH VARIASI MASSA LPG SEBAGAI REFRIGERAN TERHADAP PRESTASI KERJA DARI MESIN PENDINGIN KOMPRESI UAP
0
34
23
ANALISIS PENGARUH VARIASI MASSA REFRIGERAN HIDROKARBON TERHADAP PRESTASI KERJA MESIN PENDINGIN RUANGAN
0
41
21
ANALISIS VARIASI JUMLAH FAN PADA KONDENSOR BERTINGKAT TERHADAP PRESTASI KERJA MESIN PENDINGIN MENGGUNAKAN REFRIGERAN LPG
3
30
77
ANALISIS PENGARUH PEMANASAN LANJUT TERHADAP UNJUK KERJA TERMAL MESIN PENDINGIN UNTUK PEMAKAIAN MESIN REFRIGERAN R11, R12 DAN R22
0
3
6
KAJI EKSPERIMENTAL PERBANDINGAN PERFORMANSI PERANGKAT PENGKONDISIAN UDARA KOMPRESI UAPHIBRIDA DENGAN MENGGUNAKAN REFRIGERAN HIDROKARBON (HCR-22) DAN REFRIGERAN HALOKARBON (R-22).
0
0
6
STUDI EKSPERIMENTAL PERFORMA REFRIGERAN HIDROKARBON HCR-134 SEBAGAI PENGGANTI REFRIGERAN HALOKARBON R-134a PADA AC KENDARAAN DENGAN MENGGUNAKAN KOMPRESOR HERMETIK.
0
0
16
PERBANDINGAN UNJUK KERJA FREON R-12 DAN R-134a TERHADAP VARIASI BEBAN PENDINGIN PADA SISTEM REFRIGERATOR 75 W
0
0
6
PENGUJIAN REFRIGERAN ALTERNATIF RAMAH LINGKUNGAN PADA MESIN PENDINGIN JENIS KOMPRESI UAP
0
0
9
STUDI LITERATUR TENTANG SISTEM PENDINGIN DENGAN PERTUKARAN LANGSUNG (DIRECT EXCHANGE) GEOTERMAL DAN AIR SEBAGAI REFRIGERAN
0
0
8
UJI PRESTASI MESIN PENDINGIN MENGGUNAKAN REFRIGERAN LPG
0
1
7
STUDI TENTANG SISTEM REFRIGERASI DENGAN AIR SEBAGAI REFRIGERAN DAN EJEKTOR SEBAGAI PENGGANTI KOMPRESOR
0
1
5
MODIFIKASI AC SPLIT MENJADI AC SISTEM GEOTERMAL MENGGUNAKAN AIR SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER
0
0
10
KARAKTERISTIK MESIN PENDINGIN UNTUK MENDINGINKAN REFRIGERAN SEKUNDER
0
0
87
Show more