PEMBUATAN SISTEM PENDINGIN (AC) PADA MOBIL BAHAN BAKAR ETANOL

Transkripsi

1 PEMBUATAN SISTEM PENDINGIN (AC) PADA MOBIL BAHAN BAKAR ETANOL PROYEK AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi DIII Teknik Mesin Disusun oleh : TEGUH BUDI SANTOSO I PROGRAM DIPLOMA III MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010 i

2 HALAMAN PERSETUJUAN Proyek Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim penguji Proyek Akhir Program Studi Diploma III Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Surakarta, Desember 2010 Pembimbing I Pembimbing II Dr. Techn. Suyitno ST, MT Tri Istanto ST, MT NIP NIP ii

3 HALAMAN PENGESAHAN Proyek Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim penguji Proyek Akhir Program Studi D III Teknik Mesin Produksi Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi persyaratan mendapat gelar Ahli Madya. Pada hari : Tanggal : Tim Penguji Proyek Akhir iii

4 HALAMAN MOTTO Tuhan telah menentukan takdir setiap Manusia, dan manusia diciptakan untuk berusaha, bukan pasrah terhadap takdir. Proses dalam mencapai sebuah tujuan adalah pelajaran yang berharga dalam hidup kita. Dewasa dalam bersikap, jujur dalam bertindak adalah kunci menuju keberhasilan yang hakiki. Kapal besar tidak diciptakan hanya untuk bersandar di pelabuhan saja, akan tetapi untuk mengarungi luasnya samudra di dunia ini. Tujuan bukan utama, yang utama adalah prosesnya. Hargailah orang lain, seperti kamu menghargai dirimu sendiri. Take a chance, take a risk, make a change. iv

5 HALAMAN PERSEMBAHAN Sebuah hasil karya kami demi menggapai masa depan yang lebih baik, yang ingin kupersembahkan kepada : Ayah,Ibu,serta kakak-kakakku. Eka Wahyuningsih Sahabat- sahabat Otomotif 07. Terima kasih atas dukungan dan semangat yang telah kalian semua berikan kepadaku, aku bangga dengan kalian semua. v

6 ABSTRAKSI Teguh Budi Santoso, 2010, Pembuatan Sistem AC Pada Mobil Bahan Bakar Etanol, Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Proyek Akhir ini bertujuan untuk mengembangkan desain dan pembuatan sistem pengkondisian udara pada kendaraan ringan berbahan bakar campuran bensin etanol. Untuk menunjang kenyamanan berkendara, kendaraan ringan pun perlu dilengkapi dengan sistem pengkondisian udara. Sistem pengkondisian udara yang dimaksud tentu saja mempunyai prasyarat berdaya rendah dan ramah lingkungan. Untuk sistem pengkondisian udara pada kendaraan ringan tidak dapat lagi menggunakan kompresor AC ( air conditioning ) dari kendaraan yang ada karena umumnya AC pada kendaraan yang besar membutuhkan daya minimal 3 HP. Pada mobil bahan bakar etanol, mesin 1100 cc, kapasitas penumpang 4 orang, serta bodi berbahan fiber, diperlukan perancangan kembali sistem pendingin untuk mobil tersebut. Berdasarkan rancangan dan hasil percobaan yang telah dilakukan, daya kompresor 1123,8 W (1,46 hp), kapasitas pendinginan Q evap low = 3001,2 Watt, Q evap med = 3457,4 Watt, Q evap hi = 3807,3 Watt, dan beban pendinginan akibat efek panas matahari dan perolehan kalor penghuni 3564,238 Watt. vi

7 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat, karunia, dan hidayah Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan Judul, Pembuatan Sistem Pendingin (AC) Pada Mobil Bahan Bakar Etanol ini dapat terselesaikan dengan baik. Laporan Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi mata kuliah proyek Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin Otomotif Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md). Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Zainal Arifin, ST., MT. Ketua Program D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Bapak Dr. Techn. Suyitno, ST., MT. selaku pembimbing Proyek Akhir I. 3. Bapak Tri Istanto, ST., MT. selaku pembimbing Proyek Akhir II. 4. Bapak Jaka Sulistya Budi, ST, selaku koordinator Tugas Akhir. 5. Laboran Laboratorium Motor Bakar Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 6. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya. 7. Mbak Sulis, Mas Wawan, dan Mas Andi yang selalu memotivasi. 8. Eka Wahyuningsih, yang selalu menemani dalam menyelesaikan laporan ini. 9. Rekan-rekan D III Otomotif dan Produksi angkatan Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari pembaca sangat dinantikan. vii

8 Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca pada umumnya, Amin. Surakarta, Desember 2010 Penulis viii

9 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... HALAMAN MOTTO... HALAMAN PERSEMBAHAN... ABSTRAKSI... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vi vii ix xi xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Sistematika Penyusunan Laporan... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengkondisian Udara Sistem Kompresi Uap Refrigerant ix

10 2.4 Komponen-komponen AC Mobil Perancangan dan Evaluasi Mesin Pendingin BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Prinsip Kerja AC Mobil Spesifikasi Alat Pengosongan dan Pengisian Refrigerant.. 27 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Beban Pendingin Perhitungan Daya Kompresor Perhitungan Efek Refrigerasi (ER) Perhitungan Kerja Kompresi Perhitungan Laju Pelepasan Kalor Kondensor (Qc) Perhitungan Coefisien Of Performance (COP) Perhitungan Aktual W Kompresor Pengujian Alat Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian 42 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA 43 LAMPIRAN x

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Gambar 2.2 Diagram Tekanan Entalpi Siklus Entalpi Uap... 7 Gambar 2.3 Daur Kompresi Uap Nyata Dibanding Daur Standar... 9 Gambar 2.4 Kompresor Gambar 2.5 Kondenser Gambar 2.6 Receiver/Dryer Gambar 2.7 Expansion Valve 14 Gambar 2.8 Evaporator Gambar 3.1 Skema Instalasi Peralatan Pengujian Gambar 3.2 Kompresor Tipe Thruogh Vane Gambar 3.3 Mekanisme Kompresor Through vane Gambar 3.4 Kondenser Laluan Tunggal Gambar 3.5 Berbagai Tipe Evaporator Gambar 3.6 Katup Ekspansi Gambar 3.7 Termometer xi

12 Gambar 3.8 Manifold Gauge Gambar 3.9 Flaring dan Seaging Gambar 3.10 Leak Detektor.. 26 Gambar 3.11 Pembengkok Pipa Gambar 3.12 Kunci Inggris Gambar 3.13 Tube Cutter Gambar 3.14 Pompa Vakum Gambar 3.15 Proses Pengisian dan Pengosongan Refrigerant Gambar 3.16 Proses Pengosongan Refrigerant Gambar 3.17 Pengisian Refrigerant xii

13 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant 11 Tabel 2.2 Perbedaan antara R 12 dan R 134a. 11 xiii

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia sudah harus mulai memikirkan sumber energi selain BBM, terutama untuk kendaraan bermotor karena pengaruhnya yang cukup signifikan terhadap konsumsi BBM dan kesejahteraan rakyat. Sebagaimana telah diketahui bahwa pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi) semakin meningkat sedangkan jumlah cadangan sumber minyak mentah dunia semakin menipis dan ketidakstabilan harga yang cenderung terus meningkat. Pada ilmu-ilmu dasar energi disampaikan bahwa minyak bumi adalah jenis sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui artinya dalam waktu tertentu apabila digunakan terus menerus akan habis. Pengembangan dan penggunaan sumber energi terbarukan menjadi salah satu alternatif pengganti bahan bakar fosil untuk mengeliminasi kemungkinan terburuk dampak pemakaian bahan bakar fosil tersebut. Salah satu jenis bahan bakar alternatif dari sumber daya alam yang terbarukan yang dapat digunakan adalah bioetanol. Bioetanol adalah etanol yang diproduksi dari bahan baku tanaman seperti tebu, jagung, singkong, ubi, dan sagu. Etanol berfungsi sebagai penambah volume bahan bakar minyak (BBM), peningkat angka oktan, dan sebagai sumber oksigen untuk pembakaran yang lebih bersih pengganti Metil Tersier-Butil Eter (MTBE). Etanol dapat juga meningkatkan efisiensi pembakaran karena mengandung 35% oksigen. Disamping itu etanol merupakan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan yang menghasilkan gas emisi karbon yang lebih rendah dibandingkan dengan bensin atau sejenisnya (sampai 85% lebih rendah). Pembuatan mobil bahan bakar etanol (BBE) ini di fokuskan pada bagian pembuatan sistem pendingin (AC) mobil bahan bakar etanol (BBE). Sejak diciptakan mobil dengan ruang penumpang tertutup orang mulai memikirkan bagaimana caranya agar dalam ruangan mobil tersebut tidak panas, gerah atau pengap. Beberapa cara yang telah dilakukan antara lain, dengan memberi suatu sistem pendinginan udara. 1

15 2 Sistem pengkondisian udara merupakan sesuatu yang menjadi daya tarik bagi kendaraan ringan, karena menambah kenyamanan berkendara. Kebanyakan sistem pengkondisian udara kendaraan memerlukan daya yang cukup besar sampai 10% dari daya poros. Selain itu, sistem pengkondisian udara pada kendaraan besar mempunyai mempunyai sistem kompresor sistem terbuka, yaitu ruang kompresi dan motor penggeraknya terpisah. Daya kompresor untuk kendaraan juga terbatas untuk kapasitas yang besar sekitar 3hp. Sistem pengkondisian udara dalam kendaraan atau yang lebih populer disebut dengan AC (Air Conditioner). Dari segi kenyamanan dalam mengemudikan mobil, AC adalah salah satu peralatan pendukung terciptanya kenyamanan dalam mengemudikan kendaraan. Tetapi perlu juga diingat, bahwa kenyamanan yang dirasakan harus juga memperhatikan faktor keselamatan lingkungan, terutama penggunaan refrigerant (cairan pendingin). Refrigerant yang dibuang harus ramah lingkungan,tidak merusak terutama lapisan pelindung bumi (ozone layer). Lapisan ozon sangat berperan dalam mendukung kelangsungan hidup manusia dan makhluk lainnya. Adapun alasan pengambilan tugas akhir dengan judul Pembuatan Sistem Pendingin (AC) Mobil Bahan Bakar Etanol (BBE), yaitu untuk menguji sistem pengkondisian udara yang hemat sehingga tidak membebani daya poros yang dihasilkan oleh kendaraan ringan. Sistem AC ini menggunakan refrigerant R 134a, yaitu refrigerant yang berpotensi menggantikan refrigerant lama (R 12) yang tidak dipakai lagi. Kelebihan-kelebihan R 134a dibanding refrigerant terdahulu antara lain: 1. R 134a mempunyai Ozone Depletion Potensial (ODP) nol dibanding dengan refrigerant terdahulu, yaitu: CFC 11 dengan ODP : 1,0 CFC 12 dengan ODP : 1,0 Dimana ODP adalah perkiraan potensi pengikis ozone, karena kedua CFC di atas adalah senyawa yang stabil jadi ketika tersembur keluar dan meninggalkan bumi

16 3 melewati troposfer dan stratosfer, refrigerant tersebut tidak rusak. Dengan pancaran sinar matahari yang kuat, mereka akan memecah dan melepas chlorine. Chlorine disini berfungsi sebagai katalisator yang akan mengurangi lapisan ozone secara terusmenerus di stratosfer. 2. R 134a sebagai refrigerant yang tidak mudah terbakar, tidak mudah meledak, tidak beracun, tidak menyebabkan karat pada komponen AC, tidak berbau dan tidak merusak pakaian atau makanan. 3. Jika R 134a dilepaskan ke udara, maka secara cepat akan menguap karena panas di udara sekitar. R 134a juga akan secara mudah mengembun kembali menjadi cairan pada kondisi tekanan tertentu dengan melepaskan panas ke sekelilingnya. (Wahyu Triyono, 2010) 1.2 Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana merancang, membuat dan menguji sistem AC pada mobil berbahan bakar etanol (BBE). 1.3 Pembatasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah diatas agar permasalahan yang dibahas tidak melebar, maka batasan-batasan masalah proyek akhir ini adalah : 1. Proses perancangan dan pengujian sistem AC pada mobil bahan bakar etanol dengan kapasitas penumpang maksimal 4 orang. 2. Perhitungan kapasitas pendinginan dengan jumlah luasan dinding berbahan kaca 5 m 2, jumlah luasan dinding berbahan komposit 6 m 2, nilai konduktivitas thermal bahan komposit 1,4195 W/(m 2.K) dan menggunakan jenis refrigerant R134a.

17 4 1.4 Tujuan Setelah mengetahui alasan pengambilan judul dari proyek akhir ini, penulis memiliki beberapa tujuan yang akan dicapai, yaitu: Menghitung kapasitas pendinginan mobil berbahan bakar etanol dengan penumpang maksimal 4 orang. Merancang dan merangkai sistem AC pada mobil bahan bakar etanol. Menguji COP mesin AC yang sudah dirangkai untuk berbagai kecepatan setingan aliran udara evaporator. 1.5 Sistematika Penyusunan Laporan Agar mempermudah dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, penulis menyusun laporan dengan urutan sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Bab ini terdiri dari : latar belakang masalah yang menitikberatkan pada alasan pengambilan judul, sistematika penulisan laporan. BAB II LANDASAN TEORI Bab ini terdiri dari : prinsip kerja, komponen AC mobil, dan cara pengisian refrigerant (R 134a) ke dalam sistem. Serta sejumlah rumus untuk mengetes kemampuan alat. BAB III PROSES PEMBUATAN ALAT Bab ini terdiri dari : bahan pembuatan alat, proses pengerjaannya, dan pemilihan komponen. BAB IV DATA DAN ANALISIS Bab ini terdiri dari : perhitungan daya, tabel data hasil percobaan, contoh perhitungan dan analisa data hasil percobaan. BAB V PENUTUP Untuk bab ini berisi kesimpulan dan saran.

18 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Pengkondisian Udara Prinsip terjadinya suatu pendinginan didalam sistem refrigerasi adalah penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan refrigerant. Karena kalor dalam udara yang berada disekeliling refrigerant diserap, akibatnya refrigerant akan menguap, sehingga temperatur udara akan bertambah dingin. Hal ini dapat terjadi mengingatpenguapan memerlukan kalor. Di dalam suatu alat pendingin, kalor diserap di evaporator dan dibuang ke kondensor. Uap refrigerant yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan bertemperatur rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di kompresor, uap refrigerant tersebut dimampatkan, sehingga ketika keluar dari kompresor, uap refrigerant akan bertekanan dan bersuhu tinggi, jauh lebih tinggi dibanding temperatur udara sekitar. Kemudian uap menuju ke kondensor. Di kondensor, uap refrigerant tersebut akan melepaskan kalor, sehingga akan berubah fasa dari uap menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya refrigerant cair tersebut terkumpul di penampungan cairan refrigerant. Cairan refrigerant yang bertekanan tinggi mengalir dari penampung refrigerant ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi, tekanan menjadi sangat berkurang dan akibatnya cairan refrigerant bersuhu sangat rendah. Pada saat itulah refrigerant itu mulai menguap yaitu di evaporator, dengan menyerap kalor untuk mengawetkan bahan makanan atau mendinginkan ruangan. Kemudian uap refrigerant akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses tersebut berulang kembali.(suyitno, 2010) 2.2 Sistem Kompresi Uap Daur kompresi uap merupakan daur yang banyak digunakan dalam refrigerasi. Pada daur ini uap ditekan, dan kemudian diembunkan menjadi cairan, kemudian tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.

19 6 Sistem kompresi uap sederhana terlihat pada gambar dibawah ini : Gambar. 2.1 Sistem refrigerasi kompresi uap (Stoecker, 1992) Refrigerant yang bertekanan rendah akan menguap didalam pipa-pipa pada evaporator. Penguapan ini membutuhkan energi kalor yang diserap dari sekelilingnya, sehingga ruangan menjadi dingin karena temperaturnya turun. Uap refrigerant yang berasal dari evaporator selanjutnya akan masuk ke jalur hisap (suction line) menuju kompresor. Refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur rendah ini di dalam kompresor akan dikompresi sehingga menjadi refrigerant yang bertemperatur dan tekanannya tinggi. Kemudian dari kompresor, refrigerant yang telah berbentuk uap masuk ke dalam kondensor. Refrigerant yang berbentuk uap ini dalam kondensor akan didinginkan oleh udara sehingga berkondensasi menjadi cairan refrigerant. Di dalam kondensor, energi kalor yang dibawa oleh uap refrigerant dilepaskan dan diterima oleh medium pendinginnya (udara). Refrigerant cair dari kondensor selanjutnya akan diterima oleh tangki (receiver tank) dan dialirkan lagi masuk ke evaporator melalui alat pengatur refrigerant (refrigerant flow control). Pada alat ini tekanan refrigerant yang masuk ke evaporator diturunkan. Penurunan tekanan ini disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan, sehingga refrigerant tersebut dapat menyerap cukup banyak kalor dari evaporator. Alat yang digunakan untuk mengatur aliran ini dapat berupa katup ekspansi atau pipa kapiler.

20 Siklus Kompresi Uap Standar Siklus kompresi uap standar merupakan siklus teoritis, dimana pada siklus tersebut mengasumsikan beberapa proses sebagai berikut : 1 2 Merupakan proses kompresi adiabatik dan reversible, dari uap jenuh menuju tekanan kondensor. 2 3 Merupakan proses pelepasan kalor reversible pada tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut (desuperheating) dan pengembunan refrigerasi. 3-4 Merupakan proses ekspansi unreversible pada entalpi konstan, dari fasa cairan jenuh menuju tekanan evaporator. 4-1 Merupakan proses penambahan kalor reversible pada tekanan konstan yang menyebabkan terjadinya penguapan menuju uap jenuh. Gambar. 2.2 Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap (Stoecker, 1992) Beberapa proses yang bekerja pada siklus ini adalah : 1. Proses Kompresi Proses kompresi berlangsung dari titik 1 ke titik 2. Pada siklus sederhana diasumsikan refrigerant tidak mengalami perubahan kondisi selama mengalir di jalur hisap. Proses kompresi diasumsikan isentropik sehingga pada diagram tekananentalpi titik 1 dan titik 2 berada pada satu garis entropi konstan, dan titik 2 berada

21 8 pada kondisi super panas. Proses kompresi memerlukan kerja dari luar dan entalphi uap naik dari h 1 ke h 2, dan untuk kenaikan entalphi sama dengan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigerant. 2. Proses Kondensasi Proses 2-3 terjadi pada kondensor, uap panas refrigerant dari kompresor didinginkan oleh udara luar sampai pada temperatur kondensasi dan uap tersebut dikondensasikan. Pada titik 2 merupakan titik refrigerant pada kondisi uap jenuh dengan tekanan dan temperatur kondensasi. Jadi proses 2-2 merupakan proses pandinginan sensible dari temperatur kompresi menuju temperatur kondensasi, dan proses 2-3 merupakan proses kondensasi uap dari dalam kondensor. Proses 2-3 terjadi pada tekanan konstan, dan jumlah kalor yang dipindahkan selama proses ini adalah beda entalpi antara titik 2 dan titik Proses Ekspansi Proses ekspansi berlangsung dari titik 3 ke titik 4. Pada proses tersebut terjadi suatu proses penurunan tekanan refrigerant dari tekanan kondensasi (titik 3) menjadi tekanan evaporasi (titik 4). Pada saat cairan diekspansikan melalui katup ekspansi atau pipa kapiler menuju evaporator, temperatur refrigerant juga turun dari temperatur kondensasi ke temperatur evaporasi. Proses 3-4 merupakan proses ekspansi adiabatik dimana entalpi fluida tidak berubah sepanjang proses. Refrigerant pada titik 4 berada pada kondisi campuran antara cairan dan uap, dan terjadi penurunan tekanan. 4. Proses Evaporasi Proses 4-1 adalah proses penguapan refrigerasi pada evaporator serta berlangsung pada tekanan konstan. Pada titik 1 seluruh refrigerant berada pada kondisi uap jenuh. Selama proses 4-1 entalpi refrigerant naik akibat penyerapan kalor dari ruang refrigerasi. Besarnya kalor yang diserap adalah beda entalpi antara titik 1 dan titik 4 dan biasa disebut efek pendinginan.

22 Siklus Kompresi Uap Aktual Siklus kompresi uap yang sebenarnya (aktual) berbeda dari siklus standar (teoritis). Perbedaan ini muncul karena adanya asumsi-asumsi yang ditetapkan dalam siklus standar. Pada siklus aktual terjadi pamanasan lanjut uap refrigerant yang meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kondensor. Pemanasan lanjut ini terjadi akibat tipe peralatan ekspansi yang digunakan atau dapat juga karena penyerapan kalor di jalur masuk (suction line) antara evaporator dan kompresor. Begitu juga dengan refrigerant cair mengalami pendinginan lanjut atau bawah dingin sebelum masuk ke katup ekspansi atau pipa kapiler. Keadaan di atas adalah peristiwa yang normal dan melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa seluruh refrigerant yang memasuki kompresor dalam keadaan 100% uap. Perbedaan yang penting antara daur nyata (aktual) dan standar terletak pada penurunan tekanan di dalam kondensor dan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan evaporator, tetapi pada daur nyata terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan antara refrigerant dengan dinding pipa (friksi). Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan titik 2 memerlukan kerja lebih banyak dibandingkan dengan daur standar. Gambar. 2.3 Daur kompresi uap nyata dibanding daur standar (Stoecker,1992)

23 10 Penjelasan gambar di atas adalah sebagai berikut : Garis 4-1 menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi pada refrigerant saat melewati suction line dari evaporator ke kompresor. Garis 1-1 menunjukkan terjadinya panas lanjut pada uap refrigerant yang ditunjukkan dengan garis yang melewati garis uap jenuh. Proses 1-2 adalah proses kompresi uap refrigerant di dalam kompresor. Pada siklus teoritis proses kompresi diasumsikan isentropik, yang berarti tidak ada perpindahan kalor antara refrigerant dan dinding silinder. Pada kenyataannya proses yang terjadi bukan isentropik tetapi politropik. Garis 2-3 menunjukkan adanya penurunan tekanan yang terjadi pada pipa-pipa kondensor. Sedangkan pada garis 3-3 menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi di jalur cair (liquid line) Refrigerant Refrigerant adalah media yang berbentuk senyawa,yang digunakan dalam siklus panas yang mengalami perubahan fasa dari cair ke gas atau sebaliknya. Sejak ditemukan sekitar tahun 1800, refrigerant ini sangat besar andilnya dalam terjadinya penipisan ozon, oleh sebab itu saat ini penggunaan refrigerant yang tidak ramah lingkungan (R 12) sudah wajib digantikan dengan refrigerant yang ramah lingkungan seperti (R 134a). refrigerant ini banyak digunakan pada alat refrigerator/freezer dan air condisioner (AC). Refrigerant berfungsi sebagai fluida kerja untuk memindahkan panas ke lingkungan sekitar. Jenis refrigerant cukup banyak, salah satu yang pernah digunakan sebagai fluida kerja pada AC mobil adalah R 12. Akan tetapi, karena R 12 mengandung CFC yang besar andilnya dalam dampak penipisan lapisan ozon (O 3 ), maka saat ini oleh pemerintah mewajibkan penggunaan refrigerant yang lebih ramah lingkungan, yaitu R 134a sebagai pengganti R 12. (Wahyu Triyono, 2010)

24 11 Berikut adalah tabel-tabel perbedaan antara R 12 dengan R 134a : Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant Refrigerant Rumus Temp. Didih ( o C) Suhu Kritis Karakteristik Penggunaan Memiliki sifat Bidang stabil, tidak pertanaman R 12 berbau, tidak berwarna baik kecil yang menggunakan Diclorodifluoromethane CC l2 F 2-229,8 12 dalam wujud gas atau cair, tidak mudah terbakar kompresor gerak bolak balik. Pendingin skala dan tidak korosif. sedang untuk otomotif. R 134a Senyawa hydrofluorocarbon Pengganti R 12 untuk AC mobil Tetrafluoroethane CH 2 FCF 2 atau HFC. Tidak mengandung klorin,odp = 0 tipe kecil, hingga besar. Tabel 2.2 Perbedaan antara R 12 dan R 134a No. Kondisi R 12 R 134a 1. Tekanan Rendah Tinggi Merupakan senyawa 2. Senyawa Kimia kimia mengandung CFC yang sangat merusak Senyawa kimia tidak mengandung CFC, potensi penipisan ozon = 0

25 12 lapisan ozon Menggunakan NBR Menggunakan RBR (Rubber Spare part : 3. (Nitrile Butadiene in behalf of R 134a) perapat/selang Rubber) 4. Receiver/Dryer Isi : Silika gel Isi : Zeolit Menggunakan ND Oil- Menggunakan ND Oil-8/9 5. Oli Kompresor 6/ND Oil-7 (Sintetic Oil) 2.4. Komponen-Komponen AC Mobil Dalam rangkaiannya, AC terdiri dari komponen-komponen yang saling berhubungan baik fungsi atau sistem kerjanya. Dan agar AC dapat menjalankan fungsinya dengan optimal, maka seluruh komponen yang ada dalam rangakaian AC harus dalam keadaan standar (baik). Berikut adalah fungsi dan cara kerja dari komponen-komponen utama yang terdapat dalam sistem air conditioner, di antaranya adalah kompresor, kopling magnet, kondensor, receiver/dryer, katup ekspansi dan evaporator. Rangkaian peralatan (komponen) tersebut adalah : a. Kompresor Berfungsi untuk memompakan refrigerant yang berbentuk gas agar tekanannya meningkat sehingga juga akan mengakibatkan temperaturnya meningkat. Gambar. 2.4 Kompresor

26 13 b. Kondensor Berfungsi untuk menyerap panas pada refrigerant yang telah dikompresikan oleh kompresor dan mengubah refrigerant yang berbentuk gas menjadi cair (dingin). Gambar. 2.5 Kondensor c. Receiver/Dryer Berfungsi untuk menampung refrigerant cair untuk sementara, yang untuk selanjutnya mengalirkan ke evaporator melalui expansion valve, sesuai dengan beban pendinginan yang dibutuhkan. Selain itu receiver/dryer juga berfungsi sebagai filter untuk menyaring uap air dan kotoran yang dapat merugikan bagi siklus refrigerant. Gambar. 2.6 receiver/dryer

27 14 d. Katup Ekspansi Berfungsi mengabutkan refrigerant kedalam evaporator, agar refrigerant cair dapat segera berubah menjadi gas. Gambar. 2.7 Expansion valve e. Evaporator Merupakan kebalikan dari kondensor berfungsi untuk menyerap panas dari udara yang melalui sirip-sirip pendingin evaporator, sehingga udara tersebut menjadi dingin Gambar. 2.8 Evaporator

28 Perancangan dan Evaluasi Mesin Pendingin Dalam perancangan pengkondisian udara untuk mobil berbahan bakar etanol, ada beberapa hal yang harus ditentukan, yaitu menentukan besarnya daya kompresor berdasarkan beban pendinginan yang terjadi pada kabin mobil. Beban pendinginan yang terjadi : Beban Pendinginan (orang) = Perolehan kalor (orang) x jumlah orang x CLF (beban laten, CLF=1) Efek radiasi matahari : Untuk Kaca Dimana : Q rad kaca = Efek radiasi matahari yang melewati kaca (W) SHGF max = Faktor perolehan kalor matahari untuk kaca (W/m ) SC = Shading Coefficient (koefisien peneduhan) A = Luas Penampang (m 2 ) Untuk Fiber Dimana : Q kond fiber U = Efek radiasi matahari yang melewati fiber (W) = Koefisien transfer kalor (W/m 2.K)

29 16 To Ti = Temperatur luar kabin (K) = Temperatur dalam kabin (K) Hal yang utama dalam evaluasi mesin pendingin adalah besarnya efek radiasi. (kj/kg) Dimana : h 1 h 4 = Entalpi gas refrigerant pada tekanan evaporator (kj/kg) = Entalpi cair refrigerant pada tekanan pipa kapiler (kj/kg) Besarnya kapasitas refrigerasi (Q evap) dinyatakan dengan : Dimana : ṁ ref = Laju aliran massa refrigerant (kg/s) Besarnya kapasitas kodensasi adalah : Dimana : h 2 h 3 = Entalpi refrigerant masuk kompresor (kj/kg) = Entalpi refrigerant keluar kondensor (kj/kg) performance) Unjuk kerja mesin pendingin dinyatakan dengan symbol COP (coefficient of

30 17 Dimana : Q evap W komp = Kalor yang diserap evaporator (kw) = Daya kompresor (kw) Dimana : h 1 h 2 h 4 = Entalpi refrigerant keluar evaporator masuk kompresor (kj/kg) = Entalpi refrigerant keluar kompresor (kj/kg) = Entalpi refrigerant masuk evaporator (kj/kg)

31 18 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1. Prisip Kerja AC Mobil Prinsip kerja dari system pengkondisian udara adalah sebagai berikut : 1. Di dalam kompresor, refrigerant yang bertemperatur dan bertekanan rendah dikompresikan sehingga mempunyai temperatur dan tekanan tinggi. Kemudian dari kompresor, refrigerant yang telah berbentuk uap ini masuk ke dalam kondensor melalui pompa tekan (discharge line). 2. Di dalam kondensor, uap refrigerant yang bertemperatur dan tekanan tinggi didinginkan oleh udara sehingga berkondensasi menjadi cairan refrigerant. Di dalam kondensor ini, energi kalor yang dibawa oleh uap refrigerant dilepaskan dan diterima oleh medium pendinginnya. 3. Selanjutnya, refrigerant cair dari kondensor akan diterima oleh receiver tank untuk kemudian dialirkan pada pipa kapiler yang berfungsi sebagai alat ekspansi. Pada pipa kapiler, tekanan refrigerant yang akan masuk evaporator diturunkan. Penurunan tekanan ini disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan sehingga refrigerant dapat menyerap cukup banyak kalor di dalam evaporator. 4. Refrigerant yang bertekanan rendah akan menguap di dalam pipa-pipa evaporator. Penguapan ini membutuhkan energi kalor yang diserap dari sekelilingnya, sehingga ruangan menjadi dingin karena temperaturnya turun. Uap refrigerant dari evaporator, seterusnya akan masuk ke pipa hisap (suction line) menuju kompresor lagi.

32 19 Instalasi dari sistem pengkodisian udara pada mobil berbahan bakar etanol yaitu berupa kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator V ud low = 2,5 m/s, T low = 17.6 o C, RH low = 90.9 % V ud med = 2,8 m/s, T med = 17.4 o C, RH med = 93 % V ud hi = 3 m/s, T hi = 17.6 o C, RH hi = 94 % P suction = 0,18 MPa RH in = 67,5 %, T o =31 o C Kompresor tipe Through Vane Sign Glass P discharge = 1,4 MPa T out = 37,6 T in = 31 o C Gambar 3.1 Skema Instalasi Peralatan Pengujian 3.2. Spesifikasi Peralatan Peralatan AC Peralatan pengkondisan udara pada mobil berbahan etanol dengan kapasitas mesin penggerak 1100 cc dan menghasilkan daya 65hp, maka dibutuhkan kompresor berdaya kurang dari 3hp, agar tidak membebani daya poros yang dihasilkan oleh mesin penggerak.

33 20 a. Kompresor tipe Through Vane (tipe TV) Dua buah sudut through vane diletakkan saling membentuk sudut diantara rotor dan dinding silinder. Gerakan tersebut akan menghisap dan menekan refrigerant. Gambar kontruksi kompresor ini diperlihatkan pada gambar 3.2 dan mekanisme kerjanya diperlihatkan pada gambar 3.3. Gambar 3.2 Kompresor Tipe TV Saat sistem MAC beroperasi, sebagian pelumas yang tercampur dengan refrigerant akan terbawa keluar kompresor, sehingga sejumlah pelumas akan ditemukan di kondensor, evaporator, receiver/drier dan komponen lainnya. Namun, sejumlah tertentu pelumas harus bersirkulasi bersama-sama refrigerant untuk melumasi bagian yang memerlukan. Jumlah pelumas didalam kompresor tidak boleh terlalu banyak atau terlalu sedikit. Jika pelumas terlalu banyak, maka pelumas akan menempel pada dinding pipa kondensor dan evaporator dan menghalangi perpindahan panas. Akibatnya kapasitas pendinginan akan menurun. Kandungan pelumas dalam refrigerant yang mencapai 10% dapat menurunkan kapasitas pendinginan 8%. Jika pelumas dalam kompresor terlalu sedikit maka akan menyebabkan temperatur kompresor meningkat, komponen cepat aus dan rusak akibat temperatur tinggi. Dalam menangani pelumas untuk R 134a perlu diperhatikan agar pelumas ini

34 21 tidak terkena udara terlalu lama karena sifatnya yang sangat higroskopik dan iritasi. Dengan beberapa plastik dan cat pelumas ini bereaksi. Gambar 3.3 Mekanisme kerja kompresor TV b. Kondensor Kondensor digunakan untuk mendinginkan refrigerant bertekanan dan bertemperatur tinggi dan mengubahnya menjadi cairan. Proses pendinginan ini disebut dengan proses kondensasi dimana sejumlah besar panas dilepaskan dari kondensor ke udara pendingin. Untuk memperoleh aliran udara pendinginan yang cukup, kondensor ditempatkan didepan radiator. Pada kendaraan dengan mesin didepan seperti sedan, kondensor akan memperoleh pendinginan yang lebih baik karena udara dapat mengalir dengan baik. Aliran udara akan bertambah besar pada saat kendaraan bergerak. Lain halnya dengan kendaraan jenis minibus dimana mesin ditempatkan dibawah tempat duduk depan. Kondensor pada minibus dimana mesin ditempatkan dibawah tempat duduk depan. Kondensor pada minibus tidak memperoleh aliran udara sebaik pada pada kendaraan dengan mesin didepan karena aliran udara terhalang oleh bagian depan kendaraan. Agar kondensor memperoleh

35 22 aliran udara yang cukup, perlu diperhatikan kemampuan kipas (fan kondensor) udara yang cocok sehingga panas yang harus dibuang keudara dapat dialirkan seluruhnya. Untuk memperbaiki kapasitas pendinginan dan mengurangi berat dan ukuran kondensor, beberapa tipe baru kondensor telah dikembangkan, diantaranya : Tipe Laluan Tunggal (single pass) Jenis kondensor ini diilustrasikan pada gambar 3.4, refrigerant mengalir melewati satu laluan. Kelemahan tipe ini adalah penurunan tekanan yang besar karena kecepatan refrigerant didalam pipa kondensor tinggi. Gambar 3.4 Kondensor laluan tunggal a. Evaporator Proses yang terjadi dalam evaporator adalah proses evaporasi, yaitu penguapan refrigerant fasa cair menjadi fasa uap. Kegunaan evaporator berlawanan dengan kondensor, yaitu untuk menyerap panas dari ruangan yang diinginkan. Panas yang diserap ini digunakan untuk menguapkan refrigerant.

36 23 Penyerapan panas terjadi ketika udara dilewatkan melalui bagian luar evaporator yang dilengkapi dengan sirip-sirip dari alumunium. Evaporator terdiri dari tiga tipe, yaitu: 1. Tipe Plate Fin 2. Tipe Serpentine Fin 3. Tipe Drawn Cup Kontuksi berbagai tipe evaporator dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah ini. Gambar 3.5 Berbagai tipe evaporator b. Katup Ekspansi Setelah melewati receiver, cairan refrigerant dialirkan ke katup ekspansi yang mengakibatkan penurunan tekanan yang juga diikuti oleh penurunan temperatur. Refrigerant pada tekanan dan temperatur rendah ini berada dalam keadaan dua fasa, cair dan uap. Terdapat dua jenis katup ekspansi, yaitu tipe tekanan tetap (constant pressure) dan tipe sensor panas

37 24 (thermal=thermostatic). Katup ekspansi tipe thermal yang banyak digunakan pada sistem AC mobil. Perlu dijelaskan bahwa hampir seluruh AC mobil menggunakan katup ekspansi sebagai alat untuk menurunkan tekanan. Belum ada AC mobil yang menggunakan pipa kapiler. Pertimbangan penggunaan katup ekspansi adalah kondisi operasi kendaraan yang berubah-ubah. Salah satu perubahan kondisi operasi kendaraan adalah kecepatan putar mesin yang bervariasi. Pada sistem AC mobil dengan kompresor yang digerakkan langsung oleh mesin melalui kopling magnetik, perubahan pitaran mesin akan mengakibatkan putaran kompresor. Jika digunakan pipa kapiler, perubahan laju aliran refrigerant akibat perubahan putaran kompresor tersebut tidak dapat dikontrol sehingga kondisi refrigerant keluar evaporator tidak dapat dikontrol. Lain halnya jika digunakan katup ekspansi yang dilengkapi dengan sensing bulb dimana laju aliran refrigerant dapat dikontrol sehingga kondisi refrigerant selalu dalam keadaan super panas. Dengan demikian penggunaan katup ekspansi dapat mencegah terjadinya kerusakan kompresor akibat masuknya refrigerant cair. Katup ekspansi akan mengatur jumlah refrigerant yang mengalir didalam sistem. Jumlah aliran refrigerant disesuaikan dengan beban panas evaporator. Pengaturan aliran ini dilakukan dengan cara mengatur bukaan celah katup sesuai dengan temperatur refrigerant keluat evaporator. Pada beban pendinginan tinggi (temperatur pada ruangan tinggi), tekanan uap pada keluaran evaporator tinggi. Akibatnya temperatur dan tekanan pada sensing bulb juga tinggi. Selanjutnya uap bertekanan tinggi didalam sensing bulb akan menekan katup kebawah sehingga katup terbuka lebar, memungkinkan refrigerant mengalir lebih banyak. Sebaliknya ketika beban pendinginan rendah, katup akan membuka sedikit sehingga aliran refrigerant kecil.

38 25 Gambar 3.6 Katup ekspansi Peralatan yang digunakan a. Termometer Termometer yang digunakan dalam perancangan ini adalah termometer digital, yang berfungsi untuk mengukur temperatur. Gambar 3.7 Termometer b. Manifold gauge, berfungsi untuk mengetahui tekanan dan mengatur aliran refrigerant serta memvakum dan mengisi refrigerant. Gambar 3.8 Manifold gauge

39 26 c. Flaring and seaging, untuk memperbesar diameter ujung pipa. Gambar 3.9 Flaring and seaging d. Leak detector, untuk mengetahui kebocoran pipa. Gambar 3.10 Leak Detector e. Pembengkok pipa, untuk membengkokkan pipa. Gambar 3.11 Pembengkok Pipa f. Kunci inggris, untuk mengunci atau membuka baut atau nut pipa g. Tube cutter, untuk memotong pipa Gambar 3.12 Kunci Inggris Gambar 3.13 Tube cutter

40 27 h. Kunci pentil, untuk memutar pentil agar lebih erat (tidak bocor) serta membuka pentil. i. Pompa vakum, digunakan untuk mengosongkan refrigerant dari sistem sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air. Gambar 3.14 Pompa vakum 3.3 Pengosongan dan Pengisian Refrigerant Garis Besar Kerja a) Mengosongkan refrigerant pada sistem AC hingga gauge manifold tekanan rendah menunjukkan -0,1 Mpa (750 mmhg atau 29 inhg) (kevakuman). b) Menutup kedua keran tekanan tinggi dan tekanan rendah pada gauge manifold. c) Membiarkan sistem seperti apa adanya. d) Mengamati penunjukkan gauge manifold. e) Jika gauge manifold menunjukkan penurunan kevakuman, lakukan pemeriksaan kebocoran dan lakukan perbaikan. f) Kembali ke langkah memulai pengosongan. g) Mengisi sistem dengan refrigerant hingga tekanan pada gauge manifold mencapai 0,1 Mpa (1 kgf/cm 2 atau 14 psig). h) Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan rendah dari siklus refrigerasi. i) Memeriksa seluruh sambungan dengan detektor kebocoran. j) Mengisi sistem dengan jumlah refrigerant yang sesuai.

41 28 k) Ketika kondisi mesin hidup, pengisian refrigerant hanya melalui sisi tekanan rendah. l) Setelah system terisi dengan refrigerant dalam jumlah yang sesuai spesifikasi, jalankan kompresor selama 10 menit atau lebih pada kecepatan mesin idle. m) Setelah periode Running in matikan AC, matikan mesin kendaraan, kemudian periksa jumlah oli pada kompressor malalui sight glass kompresor. Garis permukaan oli harus tampak pada sight glass. Gambar 3.15 Proses Pengisian dan Pengosongan Refrigerant

42 Pengosongan / Pemvakuman Sistem AC a) Memasang selang tengah gauge manifold inlet pompa vakum. b) Membuka kedua keran tekanan tinggi (HI) dan tekanan rendah (LO) lalu jalankan pompa vakum. Jika gauge tekanan rendah dan tekanan tinggi menunjukkan angka yang berada dalam daerah pemvakuman, berarti tidak ada sumbatan pada siklus refrigerasi. c) Melakukan pemvakuman hingga gauge tekanan rendah menunjukkan angka - 0,1 Mpa (750 mmhg) atau lebih kecil, kemudian tutup kedua keran dan matikan pompa vakum. d) Biarkan sistem pada kondisi ini selama lebih dari 5 menit. Setelah itu amati penunjukkan gauge manifold, jika tidak ada perubahan pada penunjukkannya, lanjutkan ke langkah pengisian refrigerant. e) Jika penunjukkan gauge manifold berubah, lakukan pemeriksaan kebocoran dan lakukan perbaikan jika perlu. Setelah itu kembali kelangkah mulai pengosongan. Gambar 3.16 Proses pengosongan Refrigerant

43 Pengisian Refrigerant a) Setelah selesai melakukan pemeriksaan kebocoran, buka keran tekanan tinggi dan tutup keran tekanan rendah. Lakukan pengisian dengan cara ini hingga pengisian menjadi sukar. b) Jika pengisian menjadi sukar, tutup kedua keran, hidupkan mesin kendaraan dan lakukan pengisian sebagai berikut: Menjalankan mesin pada kecepatan idle dan hidupkan sistem AC. Membuka keran tekanan rendah dan pastikan keran tekanan tinggi dalam keadaan tertutup. Mengisikan sistem dengan gas refrigerant melalui sisi tekanan rendah. Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan rendah karena dapat merusak bagian dalam kompresor c) Setelah selesai melakukan pengisian, pastikan gauge manifold menunjukkan nilai yang sesuai standar. d) Melepaskan selang-selang pengisian dari kompresor dan tutup kembali kedua service valve kompresor. Gambar 3.17 Pengisian Refrigerant

44 31 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Beban Pendingin Beban Kalor dari Luar Ruangan (Outdoor Load) a) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Kaca Jendela. Beban kalor dari sinar matahari secara langsung, terjadi karena proses penyerapan dan transmisi sinar matahari kedalam ruangan yang dikondisikan melalui kaca. Persamaan yang digunakan adalah (Stoecker WF - Jerold W Jones, 1989, hal 71) Dimana : Q rad kaca SHGF max SC = Efek radiasi matahari yang melewati kaca (W) = Faktor perolehan kalor matahari untuk kaca(w/m) = Shading Coefficient (koefisien peneduhan) A = Luas Penampang (m 2 ) b) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Dinding atau Atap Laju perpindahan kalor melalui dinding atau atap dinyatakan dengan persamaan (Heating and Cooling of Buildings, Jan F.Kreider - Ari Rabl, hal 313) : Dimana : Q kond fiber U To Ti = Efek radiasi matahari yang melewati fiber (W) = Koefisien transfer kalor (W/m 2.K) = Temperatur luar kabin (K) = Temperatur dalam kabin (K)

45 Beban Kalor dari Dalam Ruangan ( Indoor Load ) Terjadinya peningkatan panas sensibel dan laten pada suatu ruangan dapat disebabkan oleh faktor internal dari ruangan tersebut. Faktor internal tersebut meliputi : a) Beban Kalor dari Penghuni Ruangan Kalor yang dikeluarkan akibat dari metabolisme tubuh manusia dipengaruhi oleh aktifitas manusia dan temperatur ruang tersebut. Besarnya beban kalor ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini (Stoecker WF dan Jerold W Jones, 1982 : 69) dengan : Perolehan kalor dari penghuni (W). CLF = Faktor-faktor beban perolehan kalor sensibel dari orang. Untuk penghuni beban laten, CLF dapat dianggap sama dengan 1, Hasil Perhitungan Beban Pendingin a) Beban Kalor dari Luar Ruangan (Outdoor Load) 1) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Kaca Depan Mobil Dimana : SC = 0,7 A = 5 m 2 SHGF max = 870 W/m 2 CLF = 1

46 33 2) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Dinding atau Atap Dimana : U = 1,4195 W/(m 2.K) A = 6 m 2 To Ti = 14 K b) Beban Kalor dari Dalam Ruangan ( Indoor Load ) Beban Kalor dari Penghuni Ruangan Dimana : Q (Tabel) n (jml org) = 4 CLF = 1 = 100 W c) Beban Kalor Total = Q evaporator 4.2 Perhitungan Daya Kompresor Untuk menghitung kapasitas kompresor, dimana : Dimana : h 1 = Entalpi gas refrigerant pada tekanan evaporator (kj/kg)

47 34 h 2 ṁ ref = Entalpi refrigerant keluar kompresor (kj/kg) = Laju aliran massa refrigerant (kg/s) Untuk mendapatkan nilai entalpi, dapat digunakan interpolasi berdasarkan tekanan standar yang terjadi pada suction line dan discharge line. Tekanan pada suction line = 210 kpa Tekanan pada discharge line = 1500 kpa Tabel 4.1 Saturation Table R134a Temp Pressure spec. Enthalphy ( kj/kg ) o C kpa Liquid Latent Gas ,64 188,02 205,25 393, ,93 189,34 204,53 393, ,5 279,47 145,68 425, ,2 281,06 144,41 425,47 Interpolasi pada suction line Harga Entalpi : Suhu :

48 35 Interpolasi pada discharge line Harga Entalpi : Suhu : Dengan menggunakan software coolpack dengan T a = -8,9 dan T d = 55,23 maka h 3 = h 4 dapat ditentukan besarnya. Maka ṁ ref dapat dicari dengan cara :

49 36 Sehingga : 4.3 Perhitungan Efek Refrigerasi (RE). 4.4 Perhitungan Kerja Kompresi

50 Perhitungan Laju Pelepasan Kalor Kondensor (Q c ) 4.6 Perhitungan Coefisien Of Performance (COP) 4.7 Perhitungan Aktual W Kompresor

51 38 Isentropik Kompresor = 76,4% ( Mulyanef, Suryadimal dan Rico Andika, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta, Padang- Indonesia ).

52 Pengujian Alat Rumus perhitungan secara ideal : 1. Untuk mencari kapasitas pendinginan : Dimana : Qevap = Jumlah energi yang diserap di evaporator (Watt) ṁ udara = Laju massa udara (kg/detik) h 1 h 2 = Entalpi udara masuk evaporator (kj/kg) = Entalpi udara keluar evaporator (kj/kg) 2. Untuk mencari daya kompresor : Dimana : W komp V I = Daya kompresor (Watt) = Tegangan (Volt) = Arus (Ampere) s = Slip (%) 3. Untuk mencari COP : Dimana : COP = Koefisien mesin pendingin

53 40 Q evap W komp = Kapasitas pendinginan (Watt) = Daya kompresor (Watt) Perhitungan Hasil Uji 1. Perhitungan ṁ udara : 2. Perhitungan Q evap :

54 41 1. Perhitungan W komp : 2. Perhitungan COP :

55 42

56 Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian 1. Analisa antara Beban Pendinginan Hasil Rancangan dengan Kapasitas Pendinginan Berdasarkan rancangan Beban Pendinginan adalah 3564,238 Watt, dan hasil pengujian didapat hasil Kapasitas Pendinginan untuk Q evap low = 3001,2 Watt, Q evap med = 3457,4 Watt, Q evap hi = 3807,3 Watt. Dari hasil tersebut, kapasitas pendinginan yang terjadi mampu untuk menyerap beban pendinginan yang terjadi pada kabin sesuai hasil rancangan. 2. Analisa antara Kapasitas Kompresor Rancangan dangan Kapasitas Kompresor Aktual Kapasitas kompresor aktual yang diperoleh dari hasil uji adalah 1123,8 W (1,46 hp), sedangkan Daya Kompresor hasil rancangan 1004,5 (1,34 hp). Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropik yaitu penyimpanan proses kerja teoritis kompresor isentropik perancangan dengan kerja actual yang sebenarnya terjadi. 3. Analisa antara COP rancangan dangan COP hasil pengujian Hasil COP rancangan adalah 3,5, sedangkan hasil pengujian nilai COP yang didapat 2,7, 3,1 dan 3,4. Nilai COP yang dihasilkan saat pengujian lebih kecil dari nilai COP rancangan. Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropic saat kompresor bekerja, sehingga daya kompresor akan lebih besar. Daya kompresor aktual yang lebih besar dari daya kompresor rancangan dengan memperhitungkan beban pendinginan sebanding dengan kapasitas pendinginan ( beban pendinginan kapasitas pendinginan ), maka COP aktual akan lebih kecil.

57 44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Mesin pendingin kendaraan ringan sudah berhasil dirancang, dibuat dan diuji coba unjuk kerjanya. 2. Besarnya beban pendinginan yang rancang adalah untuk 4 orang adalah 3,56 kw. Beban ini mampu diatasi oleh mesin pendingin dimana pada setingan low besarnya Q evap = 3,0 kw, pada setingan medium Q evap = 3,4 kw, dan pada setingan high Q evap = 3,8 kw. 3. Besarnya daya kompresor yang dirancang sebesar 1,3 hp (ideal) atau 1,46 (aktual) dan dari hasil pengukuran besarnya daya yang dikonsumsi kompresor adalah 1,1 kw. 4. COP rancangan mesin pendingin adalah 3,5 sedangkan dari hasil uji COP pada setingan low adalah 2,7, pada setingan medium adalah 3,1 dan pada setingan high adalah 3, Saran Dalam proyek akhir ini terdapat beberapa ketidaksempurnaan. Diharapkan ke depannya dalam perancangan pengkondisian udara dapat memperhatikan hal-hal detil seperti : 1. Penempatan kisi-kisi yang lebih menunjang kenyamanan yaitu dengan menambah kisi-kisi udara pada samping kanan dan kiri pada dashboard. 2. Harga konduktivitas thermal dari material komposit perlu diteliti lebih pasti.

58 45 Demikian yang dapat kami sampaikan, semoga ke depannya laporan ini dapat dijadikan pedoman serta menjadi bermanfaat bagi para pembaca.