Mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut

Gratis

0
0
92
2 years ago
Preview
Full text

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIMESIN PENDINGIN DENGAN PEMANASAN LANJUT DAN PENDINGINAN LANJUT TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik MesinDiajukan oleh : WEDHA ADJI LAKSANA NIM : 085214057 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2012

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJICOOLING MACHINE WITH SUPER HEATING AND SUB-COOLING FINAL PROJECT

  Tujuan pembuatan mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut adalah untuk melihatunjuk kerja mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. Dari hasil percobaan data yang diambil dalam pengujian mesin pendingin adalah tekanan kerja, suhu di tiap bagian masuk dan keluar komponenmesin pendingin dan suhu air.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIKATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga semuanyadapat berjalan dengan lancar dan baik. Djoko Purwanto selaku wali dari penulis yang dengan kebaikan dan kerendahan hati memberikan nasihat dan dukungan moral pada penulis.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIISTILAH PENTING

  52 Gambar 4.3 Siklus Kompresi Uap dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut pada Diagram P-h Mesin Pendingin……………………. 58 Gambar 4.6 Grafik Hubungan Kalor yang diserap Evaporator dan Waktu ...

DAFTAR LAMPIRAN

BAB I PENDAHULUAN

Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 60 menit ………….………………………………………..68Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 120 menit ………………………………………………….69Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 180 menit ………………………………………………….70Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 240 menit …………………………………………………71Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 300 menit …………………………………………………72Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 360 menit …………………………………………………73Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 420 menit …………………………………………………74Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 480 menit …………………………………………………75Siklus Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendnginan Lanjut pada saat t = 510 menit …………………………………………………76

1.1 Latar Belakang

  Ada mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan danmembekukakan, dan ada juga mesin pendingin yang dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara. Mengingat pentingnya peranan mesin pendingin bagi masyarakat di saat sekarang ini, maka penulis berkeinginan untukmempelajari, memahami, dan mengenal kerja mesin pendingin, Dengan cara membuat mesin pendingin dan mengetahui karakteristiknyadiharapkan penulis dapat memahami sistem suatu mesin pendingin tersebut, meskipun dengan kapasitas ukuran skala rumah tangga.

1.2 Tujuan

  Membuat mesin pendingin yang bekerja dengan siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut yang digunakan untukmembuat lapisan es bidang datar. Karakteristik mesin pendingin yang digunakan untuk menghitung COP didasarkan pada kondisi mesin dengan siklus kompresi uap denganpemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dari mesin pendingin yang dibuat.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1. Definisi Mesin Pendingin

  Mesin pendingin atau refrigerator adalah mesin yang di dalamnya terjadi siklus dari bahan pendingin sehingga terjadi perubahan panas dan tekanan. Mesin Pendingin dengan siklus vorteks adalah mesin pendingin yang memanfaatkan aliran cairan yang berputar secara turbulen dengan arah alirantertutup dan bergerak cepat mengitari pusatnya.

2.2. Bahan Pendingin (Refrigeran)

  Refrigeran digunakan untuk menyerappanas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi). Refrigeran primerRefrigeran primer adalah refrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap dan mengalami perubahan fase selama proses refrigerasinya.

2 Karbondioksida merupakan refrigeran pertama dipakai seperti

  Refrigeran ini kadang-kadang digunakan untuk pembekuan dengan cara sentuhan langsung dengan bahanmakanan. Tekanan pengembunannya yang tinggi membatasi penggunaannya hanya pada bagian suhu rendah, untuk suhu tinggidigunakan refrigeran lain.

2 Refrigeran ini telah banyak digunakan untuk menggantikan R-1

  Secara teknis air dapat digunakan sebagai refrigeran sekunder, namun yang paling sering digunakan adalah larutan garam (brine) dan larutan anti beku (antifreezes) yang merupakan larutan dengan suhu beku dibawah o 0 C. Dari beberapa jenis refigeran diatas, maka pada saat ini jenis refrigeran yang aman dipergunakan dalam sistem pendingin adalah refrigeran jenis HFC (hydro fluoro carbon) atau R-134a.

2.3. Siklus Kompresi Uap dengan Pemanasan Lnjut dan Pendinginan Lanjut

  Dari Gambar 2.1 dapat dilihat bahwa pada bagian yang diberi tanda huruf A adalah pipa kapiler yang keluar dari kondensor kemudian dililitkan ke saluranmasuk kompresor. Skema ini yang membedakan antara siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut jika dibandingkan dengan sikluskompresi uap standar.

2.3.1. Pendinginan Lanjut

  Pendinginan lanjut adalah proses untuk mengkondisikan agar freon(refrigeran) yang keluar dari kondenser benar-benar dalam kondisi cair. ProsesPengkondisian ini diperlukan agar ketika freon (refrigeran) masuk ke dalam pipa kapiler tidak bercampur dengan gas dan menimbulkan masalah pada sistempendingin.

2.3.2. Pemanasan Lanjut

  Proses pemanasan lanjut adalah proses untuk mengkondisikan agar freon yang keluar dari evaporator dalam kondisi benar-benar berbentuk gas. Denganadanya proses pemanasan lanjut, maka freon tidak akan dalam kondisi campuran antara gas dan cair sehingga secara teoritis dapat menaikan nilai COP.

2.4. Tahapan Siklus Kompresi Uap dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan lanjut

  Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan lingkungannya (udara), sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin yang menyebabkan uap refrigeran mengembun menjadi cair. Prosespenurunan tekanan terjadi pada katup ekspansi yang berbentuk pipa kapiler yang berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan.

2.5. Perpindahan Kalor

  Perpindahan kalor dapat terjadi dengan berbagai cara seperti perpindahan kalor konduksi, perpindahan kalor konveksi dan radiasi. Namundalam mesin pendingin perpindahan panas terjadi hanya melalui perpindahan panas secara konduksi dan konveksi.

2.5.1 Perpindahan Kalor Konduksi

  Untuk zat cair dan gas, kondisi zat cair dan gas harus dalam keadaan diam atau tidak bergerak. Gambar 2.4 Perpindahan Kalor Konduksi Gambar 2.4 memperlihatkan perpindahan kalor secara konduksi yang dapat dirumuskan sebagai pesamaan laju umum untuk perpindahan kalor konduksi atau sering dikenal dengan hukum fourier seperti pada persamaan 2.1.

2.5.2 Perpindahan Kalor Konveksi

  Gambar 2.5 Perpindahan Kalor Konveksi Gambar 2.5 memperlihatkan perpindahan kalor secara konveksi atau sering dikenal dengan hukum newton untuk pendinginan, yang dapat dirumuskan seperti pada persamaan 2.2.q = h. K)A = luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m²)Ts = temperatur permukaan (K)T ∞= temperatur fluida yang mengalir dekat permukaan (K)Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada udara atau fluida yang mengalir(zat cair dan gas).

2.6. Beban Pendinginan

  Unit pendingin selalu menerima beban pendinginan karena harus menjaga temperatur dan kelembaban tertentu yangumumnya berada di bawah temperatur dan kelembaban lingkungan di luarnya. Beban pendinginan disini disebut beban laten dan panas yang diserap disebut dengan panas laten.

2.7. Proses Perubahan Fase

  Misalnya perubahan cair ke padat, gas ke cair, padat ke gas dan lain sebagainya. Namun dalam suatu sistem mesin pendingin hanya berlangsung dua perubahan fase yaitu pengembunan ( gas ke cair) dan penguapan (cair ke gas).

2.7.1 Proses Pengembunan (kondensasi)

2.7.2 Proses Penguapan (evaporasi)

  2) Kerja KondensorBesar kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dinyatakan sebagai:Qk = h2 – h3 ...........................................................................(2.4) Dimana : Qk = besar kalor yang dilepas kondensor (kJ/kg).h2 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg).h3 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg). 3) Kerja EvaporatorBesar kalor yang diserap oleh evaporator adalah:Qe = h1 – h4 ....................................................................……(2.5) Dimana : Qe = besar kalor yang diserap evaporator (kJ/kg).h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg).h4= entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg).

BAB II I METODE PEMBUATAN ALAT 3.1. Diagram Alir Pelaksanaan. Langkah kerja yang dilakukan dalam pelaksanaan tugas akhir disajikan

dalam diagram alir sebagai berikut :Mulai Perancangan Mesin PendinginPersiapan Komponen-Komponen Mesin Pendingin Penyambungan Komponen-komponen Mesin PendinginPemvakuman Mesin Pendingin Pengisian refrigeran 134aUji Coba Pengambilan Data T1,T2,T3,T4,T5,P1,P2 dan TairPengolahan Data Wk,Qk,Qe dan COP Selesai

3.2. Komponen-Komponen Mesin Pendingin

  Mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut mempunyai komponen-komponen sebagai berikut :a) Kompresor Kompresor adalah alat yang bekerja menghisap sekaligus memompa refigeran sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refigeran yang mengalir padapipa-pipa mesin pendingin. Tujuan dari diberi isolator pada pipa kapiler yang dililitkan adalah agar kalor yang terdapat pada pipa kapiler yang keluar dari kondensor tidak terbuang danterpengaruh suhu sekitar.

3.3 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat

  Dalam pembuatan alat ini menggunakan 2buah single manifold gauge yang akan digunakan untuk mengukur tekanan masuk dan tekanan keluar, jadi membutuhkan 2 jenis manifold gauge yaitu manifold gauge tekanan tinggi dan tekanan rendah. Komponen yang harus dipersiapkan berupa komponen-komponen utama mesin pendingin dan alat bantu yang diperlukan dalam pembuatan mesin pendingin.

3.4. Cara Pengambilan Data

  Pemasangan termokopel pada pipa - pipa keluar dan masuk kompresor, kondensor dan evaporator. Data tekanan diperoleh dari angka yang tertera pada manifold gauge yang telah dipasang pada mesinpendingin.

3.5 Cara Pengolahan Data

  Setelah nilai entalpi diketahuimaka dapat digunakan untuk mengetahui karakterisitik mesin pendingin dengan cara menghitung besar kalor yang dilepas kondensor, kalor yang diserapevaporator, kerja kompresor dan COP dari mesin pendingin yang telah dibuat. Hasil percobaan untuk nilai suhu dan tekanan pada titik-titik yang telah ditentukan (Gambar 4.1) pada waktu tertentu disajikan pada Tabel 4.1.

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

  Dalam perhitungan satuan h harus dalam kJ/Kg jadi nilai h2 =128 Btu/lb = 297,728 kJ/kg (128Btu/lbx2,326kJ/kg) Gambar 4.2 memperlihatkan siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut yang diperoleh dari hasil percobaan pada saat waktu (t) = 60 menit. 2) Kalor yang Dilepas KondensorUntuk mendapatkan nilai kalor yang dilepas kondensor pada mesin pendingin, dapat menggunakan persamaan 2.4 : Qk = h2 – h3= 297,728 kJ/kg – 69,78 kJ/kg= 227,948 kJ/kg Maka kalor yang dilepas kondensor sebesar 227,948 kJ/kg (pada saat t=60 menit).

4.3. Hasil Perhitungan

  Hasil perhitungan secara keseluruhan dari waktu (t) 60 menit sampai waktu(t) 510 menit untuk nilai kerja kompresor (Wk), kalor yang dilepas kondensor(Qk), kalor yang diserap evaporator (Qe) dan koefisien prestasi (COP) dari mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut disajikan pada tabel 4.4. Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut.

4.5 Pembahasan

  Dari hasil perhitungan diperoleh informasi bahwa besar Wk, Qe, Qk, danCOP dari mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dari waktu ke waktu memiliki nilai yang berbeda-beda. Niilai kerja kompresor (Wk), kalor yang dilepas kondensor (Qk), kalor yang diserap evaporator (Qe), dan koefisien prestasi (COP) nilainya tidak konstan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

  Dari pengujian mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut untuk membekukan air pada lapisan bidang datar yang telah dilakukan,maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut skala rumah tangga yang telah dibuat mampu untuk membekukan airpada lapisan bidang datar dengan volume air 5 liter selama 8,5 jam.2.

5.2 Saran

  Setelah dilakukan pengambilan data dari mesin pendingin dengan pemanasan lanjut ada kekurangan dan kelebihan yang perlu di perhatikan, untukitu perlu adanya saran untuk pengembangan mesin ini, antara lain : 1. Dalam pembuatan mesin pendingin, sebagai wadah untuk media yang didinginkan sebaiknya menggunakan bahan mika, akrilik atau plastik karenatidak mudah pecah, dan proses pembuatan wadah, pembentukan lubang lebih mudah.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIDAFTAR PUSTAKA

  Nofrizal, 2008, Perancangan Thermal dan Elektrika, Central Library Universitas Indonesia, Diakes : Tanggal 19 April 2012. F., 1989, Refigeran dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta.

Dokumen baru