PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Transkripsi

1 KARAKTERISTIK KULKAS DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/8 PK, PANJANG PIPA KAPILER 170 CM DAN REFRIGERAN R600a SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar Sarjana Teknik di Prodi Teknik Mesin Diajukan oleh LEO MARTINO NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015 i

2 CHARACTERISTICS REFRIGERATOR WITH 1/8 PK COMPRESSOR POWER, 170 CM LONG CAPILLARY TUBE AND REFRIGERANT R600a FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering By LEO MARTINO Student Number : MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2015 ii

3 KARAKTERISTIK KULKAS DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/8 PKo PANJANG PrPA KAPTLER 170 CM DAN REFRIGERAN R600a Disusun oleh Telah disetujui oieh Dosen Pembimbing Skripsi Petrus Kanisius Purwadi, M.T. ilt

4 KARAKTERISTIK KULKAS DENGA}I DAYA KOMPRESOR 1/8 pkn FA]\tJAliG PIPA KAPILER 170 CM DAN REFRIGERAN R600a Dipersiapkan dan disusun oieh NAMA: LEO MARTINO N.I.M : Dewan Penguji Ketua Sekretaris Anggota Skripsi ini telah sebagai salah satu persyaratan Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Yogyakarta, 13 Januari 20i5 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Heniningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc.

5 PERNYATAAN KEASLIAN KARYA Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Yogyakarta, 13 Januari 2015 Leo Martino v

6 LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KE PENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Leo Martino Nomor mahasiswa : Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan ke Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : Karakteristik kulkas dengan daya kompresor 1/8 pk, panjang pipa kapiler 170 cm dan refrigeran R600a Beserta perangkat yang di butuhkan. Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelola-nya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberi royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, 13 Januari 2015 Yang menyatakan, Leo Martino vi

7 ABSTRAK Pada kehidupan kita khususnya di Negara Indonesia yang beriklim tropis. Mesin kulkas dua pintu sangat berarti dalam membantu kehidupan masyarakat. Fungsi mesin kulkas dua pintu untuk mendinginkan bahan makanan minuman dan membekukan air. Tujuan dari penelitian ini adalah (a) Membuat mesin pendingin kulkas dua pintu skala rumah tangga yang bekerja dengan siklus kompresi uap, (b) menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigerant, (c) menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan masaa refrigerant, (d) menghitung kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigerant, (e) mengetahui COP aktual mesin pendingin kulkas dua pintu, (f) mengetahui COP ideal mesin pendingin kulkas dua pintu, (g) mengetahui efisiensi dari mesin pendingin kulkas dua pintu, (h) menghitung laju aliran massa refrigeran. Penelitian dilakukan dilaboratorium manufaktur Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Kulkas dua pintu siklus kompresi uap dengan kompresor jenis hermetik yang berdaya 1/8 PK dengan panjang pipa 170 cm, kondensor dan evaporator yang digunakan merupakan kondensor dan evaporator standar untuk kulkas dua pintu di pasaran, refrigeran yang digunakan R600a dan beban pendinginnya merupakan air yang bervolume 330 ml. Dari pengujian, mesin kulkas dua pintu dapat bekerja dengan baik, dengan beban air sebanyak 330 ml. Kisaran suhu evaporator yang di dapat mencapai -8,75 0 C, kerja kompresor (W in ) terendah sebesar 73 kj/kg dan tertinggi sebesar 79 kj/kg, energi kalor yang di lepaskan kondensor (Q out ) terendah sebesar 338 kj/kg dan tertinggi sebesar 356 kj/kg, energi kalor yang di serap oleh evaporator (Q in ) terendah sebesar 262 kj/kg dan tertinggi sebesar 280 kj/kg, COP aktual terendah sebesar 3,45 dan tertinggi sebesar 3,71, COP ideal terendah sebesar 4,11 dan tertinggi sebesar 4,28, efisiensi terendah sebesar 82,25% dan tertinggi sebesar 88,96%, serta laju aliran massa terendah sebesar 0,00173 kg/detik dan tertinggi sebesar 0,00180 kg/detik. Kata Kunci : Mesin pendingin, siklus kompresi uap, efisiensi, laju aliran massa. vii

8 ABSTRACT In our lives, especially in the tropical Indonesian State. Two-door refrigerator machines are very meaningful in helping people's lives. The function of the two-door refrigerator engine to cool foods and drinks the water freeze. The aim of this study were (a) Make a two-door refrigerator cooling machine working at household scale by vapor compression cycle, (b) calculate the mass unity refrigerant compressor work, (c) calculate the heat given off by the condenser refrigerant Masaa unity, (d) calculate the heat absorbed by the evaporator refrigerant mass unity, (e) determine the actual COP two-door refrigerator cooling machine, (f) determine the ideal COP two-door refrigerator cooling machine, (g) determine the efficiency of the two-door refrigerator cooling machine, (h) calculating the rate refrigerant mass flow. The research was conducted in laboratory manufacturing Mechanical Engineering, Faculty of Science and Technology of Sanata Dharma University, Yogyakarta. Two-door refrigerator vapor compression cycle with a powerful hermetic compressor type 1/8 PK with pipe length 170 cm, condenser and evaporator used a standard condenser and evaporator for refrigerator two doors on the market, which use R600a refrigerant and the refrigeration burden is the volume of water 330 ml. From the test, two-door refrigerator machine can work well, with a load of 330 ml of water. The evaporator temperature range that can reach -8,75 0C, the lowest compressor work (Win) was 73 kj / kg and the highest was 79 kj / kg, the lowest heat energy which released by condenser (Qout) was 338 kj / kg and the highest was 356 kj / kg, the lowest heat energy absorbed by evaporator (Qin) was 262 kj / kg and the highest was 280 kj / kg, the lowest actual COP was 3.45 and a highest was 3,71, the lowest ideal COP was 4.11 and the highest was 4.28, the lowest efficiency was 82.25% and the highest was 88.96%, and the lowest mass flow rate was kg / sec and the highest was kg / sec. Keywords: Engine cooling, vapor compression cycle, efficiency, mass flow rate. viii

9 KATA PENGANTAR Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia dan rahmat-nya, sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Penulis memilih judul skripsi Karakteristik Kulkas dengan Daya Kompresor 1/8 PK, Panjang Pipa Kapiler 170 cm dan Refrigeran R600a. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana S-1 di Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan merupakan penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan pembuatan dari awal, pengambilan data, pemahaman tentang prinsip kerja alat, dan solusi terhadap masalah yang telah dihadapi. Penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. 2. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi. 3. Seluruh Staf Pegajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma. ix

10 4. Petrus dan Susiani, selaku orang tua yang selalu memberi dorongan doa dan motivasi kepada penulis. 5. Teman-teman sekelompok saya, Adrianus Nanda, Dwi Sepianto, Ignasius Joko Widiono yang membantu saya dalam pengambilan data. 6. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2010 yang selalu memberi dorongan doa dan motivasi kepada penulis dalam membantu penyelesaian Skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini masih ada banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Akhir kata penulis sampaikan terima kasih, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Yogyakarta, 13 Januari 2015 Penulis x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.. TITLE PAGE..... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... ABSTRAK.. ABSTRACT KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vi vii viii ix xi xiii xviii BAB I. PENDAHULUAN l Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian... 4 BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA... 6 xi

12 2.1 Dasar Teori Tinjauan pustaka BAB III. PEMBUATAN ALAT l Diagram Alir Pembuatan dan Pengambilan Data Komponen-Komponen Kulkas Dua Pintu Peralatan Pendukung Pembuatan Alat Langkah Langkah Pembuatan Alat. 61 BAB IV METODE PENELITIAN Mesin yang diteliti Skematik Mesin Pendingin yang Diteliti Alat Bantu Penelitian Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan Cara Mengolah Data Cara Mendapatkan Kesimpulan BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Perhitungan Pembahasan BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan xii

13 6.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke Lampiran P-h Diagram pada menit ke xiii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kulkas merek X tampak dalam (a) dan tampak luar (b).. 7 Gambar 2.2 Kulkas dua pintu.. 9 Gambar 2.3 Kompresor dan kondensor di bagian bawah kulkas. 10 Gambar 2.4 Bunga es dalam ruangan evaporator 14 Gambar 2.5 Sistem kerja timer Gambar 2.6 Rangkaian dalam ruanagan evaporator dengan heater Gambar 2.7 Open type compressor. 19 Gambar 2.8 Kompresor hermetik 20 Gambar 2.9 Kompresor semi hermetik Gambar 2.10 Evaporator jenis permukaan datar.. 22 Gambar 2.11 Evaporator jenis pipa pipa Gambar 2.12 Evaporator jenis pipa dengan sirip - sirip... Gambar 2.13 Kondensor jenis pipa dengan jari jari penguat.... Gambar 2.14 Kondensor jenis pipa dengan plat besi... Gambar 2.15 Kondensor jenis pipa pipa dengan sirip sirip... Gambar 2.16 Pipa Kapiler Gambar 2.17 Filter xiv

15 Gambar 2.18 Thermostat 27 Gambar 2.19 Kipas. 28 Gambar 2.20 Heater Gambar 2.21 Refrigeran ammonia (NH3).. 31 Gambar 2.22 Refrigeran R Gambar 2.23 Refrigeran R Gambar 2.24 Refrigeran R-134a 32 Gambar 2.25 Refrigeran R-600a 33 Gambar 2.26 Skema rangkaian mesin Kulkas Gambar 2.27 Siklus kompresi uap pada diagram P-h 35 Gambar 2.28 Siklus kompresi uap pada diagram T-s 35 Gambar 2.29 Perpindahan panas konduksi Gambar 2.30 Perpindahan panas konveksi Gambar 2.31 Perpindahan panas radiasi Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan kulkas dan proses penelitian Gambar 3.2 Kontruksi Kulkas Dua Pintu Gambar 3.3 Ruangan Pendinginan/ Evaporator Gambar 3.4 Kompresor BES 45H 49 Gambar 3.5 Kondensor Gambar 3.6 Evaporator Pipa Dengan Sirip-Sirip. 51 xv

16 Gambar 3.7 Pipa Kapiler Gambar 3.8 Filter. 53 Gambar 3.9 Refrigeran R600a Gambar 3.10 Tube Cutter Gambar 3.11 Pelebar Pipa.. 55 Gambar 3.12 Tang Jepit Gambar 3.13 Alat Las. 56 Gambar 3.14 Bahan Las Gambar 3.15 Pompa Vakum.. 58 Gambar 3.16 Manifold Gauge Gambar 3.17 Fan Motor. 59 Gambar 3.18 Termostat Gambar 3.19 Plat Baja Siku Gambar 3.20 Styrofoam Gambar 3.21 Box Plastik Gambar 3.22 Perakitan Rangka Kulkas Gambar 3.23 Proses pengelasan pipa kompresor dengan kondensor Gambar 3.24 Proses pengelasan Filter dengan kondensor Gambar 3.25 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler 64 Gambar 3.26 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator.. 65 xvi

17 Gambar 3.27 Proses Pengelasan evaporator dengan kompresor 66 Gambar 3.28 Proses pengisian metil.. 67 Gambar 3.29 Proses pemvakuman. 67 Gambar 3.30 Proses pengisian refrigeran R600a Gambar 4.1 Mesin kulkas dua pintu tampak luar (a) dan dalam rangka (b).. 69 Gambar 4.2 Skematik mesin pendingin kulkas dua pintu. 70 Gambar 4.3 Termokopel (a) dan Penampil suhu digital APPA (b).. 71 Gambar 4.4 Tang meter 72 Gambar 4.5 Pengukur Tekanan 73 Gambar 4.6 P h diagram 73 Gambar 4.7 Aqua Botol 74 Gambar 4.8 Kabel Roll. 74 Gambar 4.9 Aluminium Foil. 75 Gambar 4.10 Isolasi Gambar 4.11 Cara menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h 77 Gambar 5.1 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win).. 82 Gambar 5.2 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan kondensor (Qout). 84 Gambar 5.3 Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin).. 86 xvii

18 Gambar 5.4 COP aktual mesin kulkas dua pintu dari waktu ke waktu. 87 Gambar 5.5 COP ideal mesin kulkas dua pintu dari waktu ke waktu.. 89 Gambar 5.6 Efisiensi mesin kulkas dua pintu dari waktu ke waktu.. 90 Gambar 5.7 Laju aliran massa refrigeran dari waktu ke waktu. 92 xviii

19 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi Kulkas dua pintu merek X... 8 Tabel 2.2 Perbedaan Kulkas satu pintu dengan dua pintu Tabel 4.1 Cara mencatat hasil pengukuran suhu Tabel 5.1 Nilai rata rata suhu masuk kompresor dan masuk filter dan nilai rata rata tekanan masuk kompresor dan keluar kompresor Tabel 5.2 Suhu evaporator dan kondensor yang di dapat dari P-h diagram 80 Tabel 5.3 Nilai entalpi R600a Tabel 5.4 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran R600a (W in ) 81 Tabel 5.5 Energi kalor persatuan massa refrigeran R600a yang di lepaskan oleh kondensor (Q out ) 83 Tabel 5.6 Energi kalor persatuan massa refrigeran R600a yang di serap oleh evaporator (Q in ) Tabel 5.7 Hasil perhitungan Coefficient of Performance (COP aktual ) Tabel 5.8 Hasil perhitungan Coeffisien of performance (COP ideal ).. 88 Tabel 5.9 Hasil perhitungan Efisiensi Kulkas dua pintu Tabel 5.10 Laju aliran massa refrigeran xix

20 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di NegaraIndonesia yang beriklim tropis yang rata-rata suhumencapai 33 0 C, sangat diperlukan sebuah mesin pendingin yang dapat di gunakan untuk memenuhi keperluan sehari-hari. Mesin pendingin biasadi temukan di dalam rumah tangga, di tempat pembelanjaan, di tempat hiburan, di berbagai tempat transportasi, di perusahaan, dan lain sebagainya. Mesin pendingin biasanya berfungsi untuk mendinginkan atau membekukan, dan ada juga mesin pendingin berfungsi untuk sistem pengkondisian udara. Sebagai contoh mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan dan membekukan adalah kulkas, freezer, ice maker, dan lain-lain. Sedangkan contoh mesin pendingin yang berfungsi untuk pengkondisian udara adalah air conditioning(ac), water chiller, dan lain-lainnya. Dari contoh mesin pendingin tersebut hampir semuanya menggunakan mesin pendingin siklus kompresi uap. Mesin pendingin terutama kulkas dan AC untuk dewasa ini menjadi barang yang sudah tidak asing lagi, khususnya di kota besar seperti di Jakarta yang mempunyai suhu udara yang cenderung panas. Hampir semua rumah tangga memiliki kulkas karena sangat bermanfaat besar bagi keperluan rumah tangga yang berguna sebagai tempat menyimpan dan mengawetkan makanan dan minuman serta disisi lain kulkas biasa sebagai sumber pendapatan tambahan misalnya dengan membuat es batu, es lilin, dan lain-lainnya. Demikian juga 1

21 2 dengan AC dimana berfungsi sebagai penyejuk ruangan dengan menyerap suhu panas yang ada diruangan berac seperti televise, computer, lampu, dan lainlainnya. Dengan kondisi yang seperti ini pada akhirnya akan diikuti dengan meningkatnya kebutuhan akan pelayanan jasa reparasi alat pendingin seperti kulkas, AC, dan lain-lainnya. Saat ini sudah terdapat banyak tempat atau bengkel yang menawarkan jasa reparasi yang professional. Untuk menjaga kualitas pelayanan, para teknisi terutama teknisi yang baru umumnya mengikuti pelatihanpelatihan. Namun ada kalanya pelatihan tersebut dibatasi oleh waktu, mutu sumber daya manusia, sehingga kadang kala dirasakan kurang efektif dan efisien. Teknisi yang baru biasanya membutuhkan waktu yang cukup lama untuk memperbaiki alat pendingin tersebut, karena minimnya pengalaman yang mereka dapat sehingga penelusuran-penelusuran kerusakan diawali dari setahap demi setahap, tidak bisa langsung kepada sasaran. Dari segi pengenalan komponen alat pendingin, para junior cenderung hanya mengenal komponen yang umum saja. Untuk mengetahui cara pemasangan dan perawatan mereka harus banyak belajar dengan melihat buku panduan atau bertanya langsung kepada teknisi seniornya. Dengan ini biasanya teknisi senior akan memberi bimbingan atau pelatihan kepada juniornya untuk bisa lebih memahami dalam kerusakan yang terjadi. Dengan beberapa alasan tersebut, mesin pendingin memiliki peran yang cukup penting dalam kehidupan rumah tangga, tempat pembelanjaan, tempat hiburan, sarana tranportasi, sarana olahraga, dan sarana perusahaan/industri. Mengingat pentingnya peranan mesin pendingin bagi masyarakat di saat ini, maka

22 3 penulis berkeinginan untuk mempelajari, memahami, dan mengenal kerja mesin pendingin dengan cara membuat mesin pendingin kulkas dua pintu dan mengetahui karakteristiknya. Diharapkan penulis dapat memahami sistem suatu mesin pendingin tersebut, meskipun dengan kapasitas ukuran skala rumah tangga. Penulis memilih membuat kulkas dua pintu disebabkan ingin memperoleh suhu yang lebih rendah dengan tidak memakai sistem defrost heater (mempercepat pencairan bunga es) dan fuse (menjaga suhu evaporator tidak terlalu tinggi) Perumusan Masalah Dalam penelitian ini akan diteliti karakteristik mesin pendingin siklus kompresi uap. Mesin pendingin yang akan ditinjau adalah mesinkulkas dua pintu dengan daya 1/8 PK. Menggunakan daya 1/8 PK karena harga lebih murah dan ingin menggunakan daya kompresor dibawah standar kulkas dua pintu dipasaran. Mesin pendingin yang dipergunakan dalam penelitian ini merupakan mesin kulkas hasil buatan sendiri. 1.3.TujuanPenelitian Tujuan dari penelitian ini adalah a. Membuat mesin pendingin kulkas dua pintu skala rumah tangga yang bekerja dengan siklus kompresi uap. b. Menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran. c. Menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor persatuan masaa refrigeran. d. Menghitung kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran.

23 4 e. Mengetahui COPaktual mesin pendingin kulkas dua pintu. f. Mengetahui COPideal mesin pendingin kulkas dua pintu. g. Mengetahui efisiensi dari mesin pendingin kulkas dua pintu. h. Menghitung laju aliran massa refrigeran. 1.3 Batasan Masalah Batasan yang dipergunakan di dalam pembuatan mesin pendingin siklus kompresi uap dan pada penelitian adalah : a. Komponen mesin kulkas terdiri dari komponen utama seperti : kompresor, kondensor, pipa kapiler, filter, evaporator, dan tempat pembekuan air. b. Kompresor dengan daya 1/8 PK, Jenis kompresor hermetik. c. Kondensor dan evaporator yang digunakan sama seperti kondensor dan evaporator yang dipergunakan pada mesin pendingin kulkas dua pintu berdaya 1/8 PK. d. Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin adalah R600a. e. Panjang pipa kapiler yang digunakan adalah 170 cm dan diameter 0,028 inchi. f. Beban pendinginan yang digunakan adalah airdengan volume 330 ml. g. Perhitungan mesin kulkasdidasarkan pada kondisi ideal kerja siklus kompresi uap dari mesin kulkas.

24 5 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat pelaksanan pengujian mesin pendingin kulkas dua pintu ini adalah : a. Mempunyai pengalaman dalam pembuatan mesin kulkas dengan siklus kompresi uap untuk ukuran rumah tangga. b. Mampu memahami karakteristik mesin kulkasdua pintu dengan siklus kompresi uap. c. Dapat dipergunakan sebagai referensi bagi yang ingin membuat mesin kulkasdengan siklus kompresi uap.

25 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori Defenisi Mesin Pendingin Mesin pendingin atau disebut juga dengan refrigerator adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan panas dari dalam ruangan yang bertemperatur rendah ke luar ruangan yang bertemperatur tinggi. Adapun sistem mesin pendingin yang paling banyak digunakan adalah sistem kompresi uap. Mesin pendingin menggunakan bahan pendingin (refrigeran) yang bersirkulasi menyerap panas dan melepaskan panas, serta terjadi perubahan tekanan rendah menjadi tinggi dan sebaliknya. Sirklus tersebut berulang secara terus menerus. Dalam sistem pendingin jumlah refrigeran yang digunakan adalah tetap, yang berubah adalah fasenya. Jenis mesin pendingin dengan sirklus kompresi uap adalah mesin yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari karena memiliki nilai COP yang tinggi. Jenis mesin pendingin dengan sirklus kompresi uap menggunakan kompresor sebagai komponen utama untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasikan refrigeran. Komponen lainnya adalah pipa kapiler atau katub ekspansi yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran. Evaporator berfungsi untuk menyerap panas dan kondensor berfungsi untuk melepaskan panas. Evaporator dan kondensor juga merupakan komponen utama dari mesin pendingin. 6

26 Mesin Kulkas Kulkas adalah salah satu kebutuhan yang penting bagi masyarakat di zaman sekarang. Kulkas sendiri adalah alat yang berfungsi untuk menyimpan bahan makanan dan buah-buahan agar tidak membusuk dan tetap terjaga awet di dalam suhu yang telah diatur di dalam kulkas. Kulkas ada yang satu pintu, dua pintu bahkan empat pintu. Hingga sekarang, ada cukup banyak perusahaan produsen kulkas yang bersaing untuk menciptakan inovasi-inovasi baru, seperti Sharp, LG, Toshiba, Panasonic, Samsung, dan lain-lain. Salah satu spesifikasi kulkas dua pintu merek X dengan gambar dan spesifikasi sebagai berikut ini : (a) (b) Gambar 2.1 Kulkas merek X tampak dalam (a) dan tampak luar (b)

27 8 Tabel 2.1 Spesifikasi Kulkas dua pintu merek X Kapasitas Tegangan frekuensi Daya Dimensi Berat Fitur Kapasitas netto total : 216 Liter Kapasitas netto lemari es : 162 Liter Kapasitas netto pembeku : 54 Liter Kapasitas kotor total : 238 Liter 220V/ 50Hz 130 Watt 545 x 625 x 1523 mm Berat bersih 41 kg Berat kotor 45 kg Nano Ferrite Double Filter System (Mencegah bakteri dan bau tidak sedap, memelihara makanan secara optimal) Multi Flow Cool (Aliran udara dingin menyebar ke tiap sudut ruang interior) Twist Ice Maker (Blok es akan jatuh ke dalam kotak tanpa harus melepaskan cetakan blok es) Multi Air Cooling (Pendinginan tiga dimensi dengan sitem pendinginan air ganda untuk mempercepat kesegaran dan keseimbangan uap air) Bright LED Tower (Kulkas Haier di lengkapi dengan Lampu ultra LED yang dapat memberikan kecerahan pada makanan, dan juga menghemat energi sampai 20 kali dan bertahan selama 20,000 jam)

28 9 Gambar 2.3. Contoh Gambar skematik kulkas dua pintu, disajikan pada Gambar 2.2 dan Freezer Fan motor Fresh Food Udara dingin keluar Gambar 2.2 Kulkas dua pintu

29 10 Gambar 2.3 Kulkas dua pintu dengan posisi kompresor dan kondensor di bagian bawah kulkas a. Suhu kerja kulkas dua pintu Secara sistem kerja, kulkas menyedot panas dari ruang kulkas keluar kulkas dengan siklus kompresi uap. Kulkas dua pintu terdiri dari dua bagian, yaitu lemari pendingin dan lemari pembeku. Saat ini, kulkas dua pintu terbagi menjadi empat ruang penyimpan makanan yang berbeda kisaran suhunya, yaitu : 1. Ruang pembeku I dengan kisaran suhu mencapai C atau setara -0,4 0 F digunakan untuk membuat es batu.

30 11 2. Ruang pembeku II dengan kisaran suhu mencapai 0 0 C atau setara 32 0 F digunakan menyimpan daging, ikan, dan makanan kaleng. 3. Ruang pendingin dengan kisaran suhu mencapai 4 0 C atau setara 40 0 F digunakan menyimpan air dan minuman botol atau kaleng 4. Ruang penyegar dengan kisaran suhu mencapai 10 0 C atau setara 50 0 F digunakan menyimpan buah dan sayuran. b. Perbedaan Kulkas dua pintu dengan Kulkas satu pintu Bentuk dan model kulkas beraneka ragam. Apabila dilihat dari jumlah pintunya, terdapat lemari es dengan satu, dua, empat, bahkan enam pintu. Namun, pada Skripsi ini hanya membahas mengenai Kulkas dengan satu pintu dan Kulkas dengan dua pintu saja. Di katakan kulkas satu pintu karena ruang pembekuan dan ruang pendinginkan ada didalam satu pintu. Sedangkan istilah dua pintu adalah dimana ruang pembekuan dan ruang pendinginkan terpisah oleh dua pintu. Perbedaan mendasar kulkas satu pintu dengan kulkas dua pintu sebagai berikut : Tabel 2.2 Perbedaan Kulkas satu pintu dengan dua pintu Spesifikasi Kulkas satu pintu Kulkas dua pintu Jumlah Ruangan Satu ruangan Defrost (bunga Dua ruangan es) Nofrost Teknologi dan semi nofrost (tanpa bunga es) Tenaga Kompresor 1/10 PK atau 74,5 W 1/6 PK atau 125 W Cara Kerja Kulkas Dua Pintu Cara kerja lemari es atau kulkas dua pintu masih berhubungan erat dengan prinsip perpindahan kalor. Sistem kerja kulkas bermula dari bagian kompresor

31 12 yang berfungsi sebagai tenaga penggerak. Motor kompresor akan segera berputar dan memberi tekanan pada semua bahan pendingin saat telah dialiri oleh listrik. Bahan pendingin yang berwujud gas apabila diberi tekanan akan menjadi gas yang bertekanan dan bersuhu tinggi. Dengan wujud seperti itu, maka akan membuat refrigeran mengalir menuju kondensor. Nantinya itu akan disaring oleh filter yang ada. Pada titik kondensasi, gas tersebut akan mengembun dan akan kembali menjadi bentuk cair, Refrigeran cair yang bertekanan tinggi akan terdorong dan akan menuju pipa kapiler. Dengan begitu refrigeran akan segera naik ke evaporator dikarenakan tekanan kapilaritas yang telah dimiliki oleh pipa kapiler itu sendiri. Ketika berada di dalam evaporator, refrigeran cair segera menguap dan wujudnya akan berubah kembali menjadi gas yang memiliki tekanan dan suhu yang rendah. Proses perubahan fase memerlukan panas, panas yang diambil dari lingkungan sekitar evaporator, dalam hal ini benda benda (padat/ cair) yang ada didalam evaporator mesin Kulkas. Sebab dari proses tersebut, maka udara yang berada di sekitar evaporator akan memiliki suhu rendah dan akhirnya terkondensasi menjadi bentuk cair. Pada kondisi yang berulang akan memungkinkan udara tersebut akan membeku dan akan menjadi butiran-butiran es. a. Cara kerja kulkas dua pintu pada benda benda didalamnya Didalam Kulkas dua pintu, peran evaporator ini adalah menghasilkan udara dingin. Dengan perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas. Proses perubahan fase memerlukan udara panas yang di dapat dalam ruangan evaporator,

32 13 dalam hal ini benda benda (padat/ cair) yang diserap. Sebab dari proses tersebut, maka udara yang berada di sekitar evaporator akan memiliki suhu rendah dan akhirnya terkondensasi menjadi bentuk cair. Pada kondisi yang berulang akan memungkinkan udara tersebut akan membeku dan akan menjadi butiran-butiran es. Hal tersebut terjadi pada benda ataupun air yang dengan sengaja diletakkan pada sekitar evaporator. Pada pintu bagian bawah mendapatkan udara dingin yang diteruskan dari ruangan evaporator dengan kisaran suhu 4 0 C 5 0 C yang berguna hanya untuk menyimpan makanan atau minuman serta buah buahan dan sayuran. b. Cara menghilangkan bunga es yang terjadi di evaporator Kulkas satu pintu merupakan lemari pendingin yang tidak dilengkapi dengan sistem defros seperti pada kulkas dua pintu, kulkas dua pintu dilengkapi heater sebagai pemanas yang dapat mencairkan bunga es yang terjadi di evaporator. Untuk mengatasi permasalahan ini dapat di pahami jenis Kulkas masing masing. 1. Pada kulkas satu pintu Proses menghilangkan bunga es pada kulkas satu pintu dilakukan secara manual. Bunga es pada freezer merupakan hasil dari kondensasi uap air pada udara. Bunga es atau frost dapat dicegah dengan cara mengatur thermostat pada posisi minimal tetapi hal ini mengakibatkan proses pendinginan lebih lama dan tidak dapat mencapai temperatur yang sangat rendah. Jika thermostat diatur pada posisi medium atau maksimal akan mengakibatkan terbentuknya frost pada

33 14 permukaan evaporator, hal ini selain membuat ruang freezer menjadi sempit juga dapat mengganggu proses pendinginan. Gambar 2.4 Bunga es dalam ruangan evaporator Untuk itu perlu penanganan yang benar pada saat membersihkan bunga es pada evaporator, berikut ini langkah-langkah membersihkan bunga es pada evaporator kulkas satu pintu sebagai berikut : a. Lepaskan aliran listrik yang terhubung dengan kulkas, hal ini dilakukan untuk menghindari sengatan listrik atau hubungan arus singkat. b. Amankan komponen listrik yang berada didalam kulkas seperti thermostat dan lampu agar tidak terkena air dengan cara membungkusnya dengan plastik atau melepas komponen tersebut, hal ini dilakukan agar tidak ada komponen yang rusak akibat terkena frost yang mencair. c. Proses selanjutnya menunggu es mencair sendiri atau dapat menyiramkan air hangat pada permukaan es secara perlahan sehingga es lebih cepat mencair, tetapi harus berhati agar air tidak mengenai komponen listrik pada kulkas.

34 15 d. Setelah frost mencair bersihkan permukaan evaporator dengan air bersih atau dapat menggunakan sabun pencuci piring untuk mendapatkan hasil yang lebih bersih. e. Setelah kulkas bersih sebaiknya keringkan terlebih dahulu permukaan evaporator dengan kain kering, setelah itu kembalikan komponen listrik pada posisi semula. f. Setelah itu hubungkan kulkas dengan sumber listrik dan atur posisi thermostat sesuai kebutuhan. g. Catatan : Jangan mencongkel bunga es dari evaporator karena akan mengakibatkan kebocoran refrigran. Dan jangan menggosok permukaan evaporator dengan benda yang kasar. 2. Pada kulkas dua pintu Proses pencairan bunga es di lakukan secara otomatis dengan pemasangan heater sebagai pemanas yang di pasang dekat pada evaporator. Dalam pemasangan heater harus dilengkapi timer yang berguna untuk memutuskan dan menyambungkan komponen komponen sesuai dengan waktu yang diperlukan. Gambar 2.5 Sistem kerja timer

35 16 Tegangan timer diperoleh dari thermostat yang terhubung dengan terminal 1 dan 3. Terminal 2 menghubungkan timer dengan fuse 13 0 C, fuse 70 0 C, dan heater. Terminal 4 menghubungkan timer dengan kompresor dan fan (kipas) motor. Pada gambar A, apabila terminal 3 terhubung dengan terminal 2, heater akan bekerja (on), sedangkan fan dan kompresor istirahat (off). Pada gambar B, apabila terminal 3 terhubung dengan terminal 4, kompresor dan fan motor yang bekerja, sedangkan heater istirahat. Proses ini terjadi terus menerus sesuai pengaturan suhu pada thermostat. Terminal 3 bekerja sebagai swich yang diatur oleh tuas roda gigi dan batang secara elektrik. Fuse merupakan pengaman kelistrikan sistem. Kerja fuse serupa dengan sekring. Fuse 13 0 C, fuse 70 0 C berfungsi menyambung atau memutus aliran listrik menuju heater berdasarkan temperatur. Fuse 70 0 C merupakan pengaman fuse 13 0 C. biasanya, fuse 13 0 C, fuse 70 0 C dipaket dalam satu kemasan fuse. Cara kerja fuse 13 0 C, fuse 70 0 C, pada saat timer terminal 2 terhubung dengan terminal 3, arus listrik menuju ke heater. Gambar 2.6 Rangkaian dalam ruanagan evaporator dengan heater

36 17 c. Cara menghilangkan air hasil pencairan bunga es Untuk menampung air dari proses pencairan bunga es tadi, hampir setiap kulkas dilengkapi dengan wadah penampungan. Permasalahannya adalah pada kapasitas wadah penampung air itu terbatas, sehingga jika bunga es yang terbentuk sangat tebal dan banyak, maka terbuka kemungkinan wadah itu tidak lagi dapat menampung tetesan-tetesan air dari bunga es yang mencair. Untuk mencegah air luber dan membuat kulkas banjir, ada dua cara untuk mengatasi permasalahan ini, yaitu : 1. Cara manual Amati kondisi wadah saat proses pencairan bunga es. Secara berkala, tengoklah wadah penampungan air. Segera buang air yang telah tertampung saat wadah terisi setengah penuh. Pasang kembali wadah setelahnya dan ulangi lagi proses itu jika wadah telah terpenuhi air. Dengan begitu, proses defrost dapat berlangsung dengan baik dan tak membuat kulkas banjir. 2. Cara otomatis Cara otomatis ini menggunakan panas dari kompresor yang membantu proses penguapan air dari bunga es, sehingga air tidak tertampung hingga banjir atau dengan panas dari kondensor yang terletak di bagian bawah kulkas yang membantu proses penguapan air dari bunga es dan defrost dapat berlangsung dengan baik.

37 Komponen Utama Mesin Kulkas Komponen utama mesin Kulkas dua pintu terdiri dari (a) kompresor, (b) evaporator, (c) kondensor, (d) pipa kapiler dan (e) filter. a. Kompresor Kompresor adalah suatu alat dalam mesin pendingin yang cara kerjanya dinamis atau bergerak. Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan freon (dari tekanan rendah ke tekanan tinggi). Kompresor bekerja menghisap sekaligus memompa bahan pendingin sehingga terjadi sirkulasi yang mengalir ke pipa-pipa mesin pendingin. Terdapat tiga jenis kompresor berdasarkan kontruksi, yaitu : 1. Kompresor Jenis Terbuka (Open Type Cmpressor ) Jenis kompresor ini terpisah dari tenaga penggeraknya masing-masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Tenaga penggerak kompresor umumnya motor listrik. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol keluar, sebuah puli dari luar dipasang pada ujung poros tersebut. Melalui tali kipas puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya. Puli pada kompresor berfungsi sebagai roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondensor dan kompresor sendiri. Karena ujung poros engkol keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi pelapis agar refigeran tidak bocor keluar. Keuntungan kompresor open type : a. Jika pada motornya rusak, kita dapat memperbaiki motornya saja tanpa mengganggu kompresor dan bahan refrijerasi pada sistem. b. Dengan mengubah diameter puli pada motor atau kompresor, kita sudah dapat mengubah dan mengatur jumlah putaran kompresor.

38 19 c. Minyak pelumas di dalam kompresor mudah diperiksa melalui gelas pemeriksa. d. Pada daerah yang tidak ada listrik, kompresor open unit dapat dijalankan dengan tenaga penggerak diesel atau motor bensin. Kerugian kompresor open type : a. Bentuknya lebih besar, lebih berat. b. Harganya mahal. c. Sil dari kompresor pada poros engkol sering rusak, sehingga minyak pelumas dan bahan refrigeran bocor. Gambar 2.7 Open type compressor 2. Kompresor Hermetik Kompresor hermetik adalah kompresor dimana motor penggerak kompresornya berada dalam satu tempat atau rumah yang tertutup, bersatu dengan

39 20 kompresor. Motor penggerak langsung memutarkan poros kompresor, sehingga jumlah putaran kompresor sama dengan jumlah putaran motornya. Dan yang digunakan pada Kulkas dua pintu ini adalah kompresor jenis hermetik. Keuntungan kompresor hermetik : a. Tidak memakai sil pada porosnya, dapat terbebas dari kebocoran dan sistem pelumasannya lebih sederhana. b. Bentuknya kecil, kompak dan harganya lebih murah. c. Tidak memakai tenaga penggerak dari luar, suaranya lebih tenang, getaranya kecil. Kerugian kompresor hermetik : a. Bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum rumah kompresor dipotong. b. Minyak pelumas di dalam kompresor hermetic susah diperiksa. Gambar 2.8 Kompresor hermetik

40 21 3. Kompresor Semi Hermetik Kompresor semi hermetik adalah kompresor dimana motor serta kompresornya berada di dalam satu tempat atau rumah, akan tetapi motor penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor digerakan oleh motor penggerak melalui sebuah poros penggerak. Kompresor ini sering pula disebut kompresor jenis baut atau Bolted type Hermetic. Gambar 2.9 Kompresor semi hermetik b. Evaporator Evaporator adalah tempat terjadinya perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas. Proses perubahan fase memerlukan panas, panas diambil dari lingkungan sekitar evaporator, dalam hal ini benda-benda (padat/cair) yang ada di dalam evaporator mesin kulkas. Pada proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap. Pipa evaporator pada umumnya terbuat dari bahan tembaga, besi, aluminium atau kuningan. Namun kebanyakan

41 22 terbuat dari bahan tembaga dan aluminium. Jenis evaporator yang banyak digunakan pada mesin pendingin adalah jenis permukaan pipa datar (pada kulkas satu pintu), pipa-pipa (pada dispenser) dan pipa dengan sirip-sirip (pada kulkas dua pintu). Dan pada mesin pendingin ini menggunakan evaporator jenis pipa dengan sirip-sirip. Gambar 2.10 Evaporator jenis permukaan datar Gambar 2.11 Evaporator jenis pipa - pipa

42 23 Gambar 2.12 Evaporator jenis pipa dengan sirip - sirip c. Kondensor Kondensor adalah suatu alat untuk merubah fase refrigeran dari bentuk gas menjadi cair. Pada saat terjadinya perubahan fase tersebut, panas dilepas oleh kondensor ke udara sekitar melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor. Refrigeran saat keluar kompresor mempunyai suhu dan tekanan tinggi (fase gas panas lanjut). Sebagai akibat dari kehilangan panas, bahan pendingin mengalami proses penurunan suhu sampai pada kondisi gas jenuh kemudian mengembum berubah menjadi cair dan di lanjutkan dengan proses pendingin lanjut. Kondensor yang sering dipakai oleh mesin pendingin kapasitas kecil adalah jenis pipa dengan jari - jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa - pipa dengan sirip - sirip. Pada umumnya jenis kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin adalah jenis pipa dengan jari - jari penguat.

43 24 Gambar 2.13 Kondensor jenis pipa dengan jari jari penguat Gambar 2.14 Kondensor jenis pipa dengan plat besi Gambar 2.15 Kondensor jenis pipa pipa dengan sirip - sirip

44 25 d. Pipa Kapiler Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran. Pipa kapiler merupakan suatu pipa pada mesin pendingin yang mempunyai diameter yang paling kecil dari pipa-pipa lainnya. Pipa kapiler dipasang diantara kondensor dan evaporator. Pada sisi masuk pipa kapiler dipasang filter. Diameter pipa kapiler yang umumnya dipergunakan pada mesin pendingin adalah 0,0026 inchi atau 0,0028 inchi. Kerusakan mesin pendingin paling banyak di jumpai pada pipa kapiler, karena pipa kapiler memiliki diameter yang kecil sehingga mudah terjadi permasalahan seperti patah, kebocoran, dan tersumbat. Gambar 2.16 Pipa Kapiler e. Filter Filter berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang melewati filter selama refrigeran bersirkulasi. Penempatan filter di posisi sebelum pipa kapiler, sehingga tidak ada kotoran masuk ke dalam pipa kapiler. Dengan demikian, bahan

45 26 pendingin yang akan disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor lebih maksimal. Bentuk dari alat ini ialah berupa tabung kecil dengan diameter mm, sedangkan panjangnya tidak kurang dari 8-15 cm. Gambar 2.17 Filter Komponen Pendukung Mesin Kulkas a. Thermostat Thermostat pada mesin kulkas atau pendingin berfungsi sebagai pengatur suhu, sehingga temperatur dalam sebuah ruangan selalu stabil sesuai kebutuhan. Pada mesin pendingin selalu menggunakan alat pengatur suhu salah satunya adalah thermostat yang banyak diaplikasikan pada kulkas, freezer, dan showcase. Thermostat bekerja dengan cara memutuskan arus listrik yang masuk kompresor apabila temperatur yang diinginkan telah tercapai, sehingga kompresor akan off setelah itu temperatur akan kembali naik dan thermostat akan mengalirkan kembali arus listrik yang masuk pada kompresor.

46 27 Gambar 2.18 Thermostat b. Kipas (fan motor) Fungsi kipas sangat penting pada kulkas ukuran besar (dua pintu) karena untuk mensirkulasi udara dingin yang berasal dari evaporator keseluruh bagian kulkas baik bagian freezer yang mendapatkan ±75% udara dingin maupun bagian bawah (tempat penyimpan makanan & minuman) yang mendapatkan jatah ±25% udara dingin, selain itu kipas berperan penting untuk membantu menarik udara panas dari bagian dalam kulkas menuju evaporator. Untuk kerja ini, arah aliran udara terbantu oleh adanya lekuk-lekuk, lorong-lorong dan lubang-lubang kecil yang terdapat pada dinding bagian dalam kulkas. Kulkas berukuran kecil atau model lama pada umumnya tidak memiliki kipas, distribusi udara dingin terjadi secara alamiah.

47 28 Gambar 2.19 Kipas c. Defrost Heater (pemanas) Defrost heater merupakan alat yang berfungsi untuk membantu mempercepat pencairan bunga es pada evaporator kulkas dua pintu dengan menggunakan elemen pemanas. Defrost heater bekerja secara bergantian dengan kompresor yang diatur oleh timer, setelah kontak pada timer memutuskan aliran listrik yang masuk ke kompresor dan mengalihkannya ke defrost heater maka elemen pemanas akan bekerja, kemudian temperatur disekitar evaporator akan naik sampai seluruh bunga es mencair, defrost heater akan mati setelah defrost thermostat menerima suhu yang dihasilkan oleh defrost heater. Permasalahan yang sering terjadi pada defrost heater diantaranya : 1. Pada kulkas 2 pintu kebanyakan menggunakan defrost heater yang elemen pemanasnya diletakkan pada tabung kaca, sehingga ketika elemen pemanas menyala dan temperatur tabung kaca meningkat maka bunga es pada evaporator mencair, jika air tersebut terkena tabung kaca akan berpotensi tabung kaca pecah karena perubahan suhu secara tiba-tiba pada permukaan tabung kaca.

48 29 2. Penggunaan defrost heater pada kulkas 2 pintu dilengkapi dengan fuse yang berfungsi untuk menjaga agar suhu pada evaporator tidak terlalu tinggi jika defrost thermostat mengalami kerusakan/short karena kemasukan air. Biasanya defrost thermostat diletakkan pada tempat yang paling jauh dari defrost heater. Hal ini dilakukan agar bunga es yang terjauh dari defrost heater tetap dapat mencair, sedangkan fuse diletakkan lebih dekat dari pada defrost thermostat sebab batasan suhu fuse lebih tinggi dari pada sensor defrost. 3. Elemen pemanas yang berbentuk kawat dan memiliki diameter yang sangat kecil sangat mudah putus jika terkena air secara langsung apabila tabung kaca pecah selain itu panas yang dihasilkan oleh elemen pemanas sering kali menyebabkan kabel yang mengalirkan listrik pada elemen pemanas ikut terkena panas sehingga mudah putus. Gambar 2.20 Heater

49 Bahan Pendingin (Refrigeran) a. Pengertian Bahan Pendingin Refrigeran adalah suatu zat yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair dan sebaliknya. Dalam mesin pendingin (kulkas) keberadaan refrigeran adalah mutlak dan akan bertindak sebagai media pengantar kalor pada proses pemindahan kalor dari produk yang di dinginkan ke media pendingin kondensor pada saat refrigeran menguap di evaporator akan menyerap kalor dari produk yang di dinginkan, kemudian akan melepaskannya kembali ke media pendingin kondensor pada saat uap refrigeran tersebut mengalami proses pengembunan. Nama- nama lain bagi bahan pendingin adalah freon, fron, genetron, isotron, dan neon. Nama- nama ini digunakan berdasarkan negara- negara yang menggunakannya. Bahan pendingin mempunyai tikit didih yang berbeda pada tekanan yang berbeda dan penggunaannya berbeda mengikut kepada sistem yang memerlukannya. b. Macam macam refrigeran diantaranya adalah : 1. Ammonia (NH3) Ammonia (R717) digunakan secara luas pada refregerasi yang besar (industri). Titik didih normalnya adalah 33 C. Ammonia mempunyai karakteristik bau meskipun pada konsentrasi yang kecil diudara. Karena efek korosi dari ammonia, tembaga atau campuran tembaga harus tidak digunakan pada mesinmesin dengan ammonia.

50 31 Gambar 2.21 Refrigeran ammonia (NH3) 2. Refrigeran R-12 Simbolnya R-12 dan rumus kimianya CCl2F2. Refrigeran ini tidak ramah lingkungan, R-12 mempunyai titik didih -30 C pada tekanan 1 atm. R-12 ini sudah mulai ditinggalkan pemakaiannya karena mampu merusak lapisan ozon. Gambar 2.22 Refrigeran R Refrigeran R 22 Disimbolkan R-22 rumus kimianya CHCIF2 mempunyai titik didih -41 C Refrigeran ini di gunakan untuk menggantikan R-12. Refrigeran ini juga tidak ramah lingkungan, sehingga tidak dipakai lagi karena juga merusak lapisan ozon.

51 32 Gambar 2.23 Refrigeran R Refrigeran - 134a Refrigeran ini dilambangkan R-134a rumus kimianya CH3CHF2F. R134a pada tekanan 101,3 kpa mempunyai titik didih 26,2 C dan memiliki titik beku 96,6 C. Refrigeran ini memiliki Tekanan kritis 4,06 MPa dan temperatur kritis 101,10 C. Refrigeran ini memiliki kelebihan tidak mudah terbakar, tidak merusak ozon, memiliki kestabilan yang tinggi, dan ramah lingkungan. Kelemahan R-134a harga belinya relatif mahal. Pada saat ini refrigeran ini banyak dipergunakan. Gambar 2.24 Refrigeran R-134a

52 33 5. Refrigeran 600a Simbolnya R-600a dan rumus kimianya C4H10. Disebut juga isobutana yang memiliki karbon tersier. Bobot molekul Refrigeran ini cukup banyak di gunakan untuk saat ini, R-600a sebagai pengganti R-12 karena kekhawatiran akan semakin menipisnya lapisan ozon, sebab R-12 dapat merusak ozon. Gambar 2.25 Refrigeran R-600a c. Sifat Sifat Bahan Pendingin Sifat sifat bahan pendingin antara lain : Tidak beracun, berwarna dan berbau Tidak meletup Tidak menyebabkan korosi pada material Bukan merupakan bahan yang mudah terbakar Memiliki titik didih yang rendah Memiliki tekanan kondensasi yang rendah Memiliki tingkat penguapan yang tinggi

53 34 Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor Memiliki struktur kimia yang stabil Memiliki harga yang relative murah dan mudah diperoleh 2.17 Siklus Kompresi Uap Pada Mesin Kulkas Dua Pintu Mesin Kulkas dua pintu bekerja menggunakan siklus kompresi uap, dengan fluida kerjanya disebut dengan refrigeran. Komponen utama siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor, dan katup ekspansi atau pipa kapiler. Skematik rangkaian mesin kulkas dua pintu dari komponen komponennya tersaji pada Gambar Siklus kompresi uap pada diagram P-h di sajikan pada Gambar 2.27 dan siklus kompresi uap pada diagram T-s di sajikan pada Gambar Gambar 2.26 Skema rangkaian mesin Kulkas

54 35 Gambar 2.27 Siklus kompresi uap pada diagram P-h Gambar 2.28 Siklus kompresi uap pada diagram T-s

55 36 Proses dari skema kompresi uap adalah : 1. Proses kompresi (proses 1-2) Proses kompresi ini dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 2 pada Gambar 2.27 dan Gambar Kondisi awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi. Proses berlangsung secara isentropik, temperatur ke luar kompresor akan meningkat. 2. Proses penurunan suhu gas panas lanjut menjadi gas jenuh (proses 2 2a) Proses penurunan suhu dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap 2-2a pada Gambar 2.27 dan Gambar Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan, karena suhu refrigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan. 3. Proses kondensasi (proses 2a 2b) Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a - 2b pada Gambar 2.27 dan Gambar Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase dari gas jenuh menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran kalor dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan.

56 37 4. Proses pendinginan lanjut (proses 2b 3) Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b 3 pada Gambar 2.27 dan Gambar Proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar- benar dalam fase cair, sehingga memudahkan refrigeran masuk pipa kapiler. 5. Proses penurunan tekanan (proses 3 4) Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 pada Gambar 2.27 dan Gambar Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa berubah menjadi fase campuran : cair dan gas. 6. Proses penguapan (proses 4 4a) Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a pada Gambar 2.27 dan Gambar Dalam fasa cair jenuh mengalir ke evaporator memiliki tekanan dan temperatur rendah sehingga akan menerima kalor dari lingkungan yang akan didinginkan sehingga fasa dari akan berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. 7. Proses pemanasan lanjut (proses 4a 1) Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a - 1 pada Gambar 2.27 dan Gambar Pada saat uap refrigeran yang meninggalkan evaporator mengalami pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor. Pemanasan lanjut tersebut dapat disebabkan oleh jenis pengendali katup cekik yang digunakan, dimana penyerapan panas dapat terjadi pada jalur antara evaporator dan kompresor.

57 Perpindahan Panas Perpindahan panas atau heat transfer adalah ilmu yang mempelajari perpindahan energi sebagai akibat dari adanya perbedaan temperatur diantara dua medium. Misalnya, sesama medium padat atau medium padat dengan fluida. Energi yang berpindah tersebut dinamakan kalor atau panas (heat). Panas akan berpindah dari medium yang bertemperatur lebih tinggi ke medium dengan temperature yang lebih rendah. Perpindahan ini berlangsung terus sampai terjadi kesetimbangan temperatur di antara medium tesebut. Perpindahan panas dapat terjadi melalui beberapa mekanisme yaitu : perpindahan secara konduksi, konveksi, dan radiasi. a. Perpindahan Panas Konduksi Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas jika panas mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya rendah, dengan media pengatur panas tetap (tidak bergerak). Perpindahan panas konduksi dapat berlangsung pada benda padat, cair, dan gas. Contoh perpindahan panas konduksi adalah pada besi atau logam yang di panaskan pada salah satu ujungnya maka ujung lainnya akan terasa panas, seperti pada Gambar Gambar 2.29 Perpindahan panas konduksi

58 39 Persamaan laju umum untuk perpindahan panas dengan cara konduksi dikenal dengan hukum Fourier yang dirumuskan dengan persamaan (2.1) : q = k. A dt dx.. (2.1) Pada persamaan (2.1) q = laju perpindahan panas (W) dt dx k = gradien suhu perpindahan panas (-K/m) = konduktifitas thermal beban (W/m.K) A = luas bidang penampang, tegak lurus arah aliran panas benda (m 2 ) Nilai minus (-) dalam persamaan diatas menunjukan bahwa panas selalu berpindah ke temperatur yang lebih rendah. b. Perpindahan Panas Konveksi Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat dengan fluida yang mengalir disekitarnya, dengan menggunakan penghantar berupa fluida (cairan atau gas). Contoh perpindahan panas konveksi adalah air yang dipanaskan di panci, air di bagian bawah naik karena massa jenisnya berkurang dan digantikan oleh air yang lebih dingin diatasnya. Gambar 2.30 Perpindahan panas konveksi

59 40 Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum Newton untuk pendinginan, yang dirumuskan sebagai berikut : q = h. A (Ts - T ).. (2.2) Pada persamaan (2.2) : q = laju perpindahan panas (W) h = koefisien perpindahan panas konveksi W/(m 2. K) A = luas permukaan benda/ permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m 2 ) Ts T = temperatur permukaan (K) = temperatur fluida yang mengalir dekat permukaan (K) Macam macam perpindahan kalor secara konveksi, yaitu : 1. Konveksi bebas atau konveksi alamiah (free convection) Perpindahan panas di mana aliran fluida yang terjadi di sebabkan karena adanya perbedaan massa jenis, tanpa adanya alat bantu penggerak aliran fluida. Contoh : plat panas dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada sumber gerakan dari luar yang menggerakan udara. 2. Konveksi paksa (forced convection) Perpindahan panas di mana aliran fluida yang terjadi disebabkan karena adanya alat bantu penggerak aliran fluida. Contoh : plat panas dihembuskan udara dengan kipas atau blower. c. Perpindahan Panas Radiasi Selain kalor dapat berpindah secara konduksi dan konveksi, kalor juga dapat berpindah dengan cara radiasi. Berbeda dengan perpindahan kalor secara konduksi dan konveksi, perpindahan kalor secara radiasi tidak memerlukan media

60 41 perantara. Jadi perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi karena pancaran atau sinar gelombang elektro maknetik tanpa memerlukan medium atau media perantara. Contoh perpindahan kalor radiasi dapat dilihat pada Gambar Gambar 2.31 Perpindahan panas radiasi 2.19 Perhitungan Karakteristik Kulkas Dua Pintu Dengan bantuan diagram entalpi-tekanan, entalpi atau nilai (h) dalam siklus kompresi uap dapat diketahui, sehingga kerja kompresor, energi kalor yang diserap evaporator, energi kalor yang dikeluarkan kondensor, coefficient of performance (COP) aktual, coefficient of performance (COP) ideal, efisiensi mesin Kulkas dua pintu dapat diketahui. a. Kerja Kompresor (W in ) Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi dari titik 1 ke 2 ( lihat Gambar 2.27), yang dapat dihitung dengan persamaan (2.3)

61 42 W in = h 2 -h 1, kj/kg.. (2.3) Pada persamaan (2.3) : W in h 2 h 1 : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kj/kg : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kj/kg : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kj/kg b. Energi kalor yang dilepaskan oleh kondensor (Q in ) Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor merupakan perubahan entalpi pada titik 2 ke 3 (lihat Gambar 2.27), perubahan tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.4) Q out = h 2 -h 3, kj/kg.. (2.4) Pada persamaan (2.4) : Q out : energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran, kj/kg. h 2 h 3 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kj/kg. : nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kj/kg. c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada titik 4 ke 1 (lihat Gambar 2.27), perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.5). Q in = h 1 -h 4, kj/kg.. (2.5) Pada persamaan (2.5) : Q in : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kj/kg

62 43 h 1 : nilai refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor, kj/kg h 4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi saat masuk pipa kapiler. Karena proses pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi tetap maka nilai h4=h3, kj/kg d. Coefficient of Performance (COP aktual ) Coefficient of performance siklus kompresi uap standard dapat dihitung dengan persamaan (2.6) COP aktual = (Q in) = (h 1 h 4 ) x kj/kg (W in ) (h 2 h 1 ) kj/kg.. (2.6) Pada persamaan (2.6) : COP aktual : coefficient of performance aktual kulkas dua pintu Q in : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kj/kg W in : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kj/kg e. Coefficient of Performance (COP ideal ) Coefficient of performance ideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan persamaan (2.7). COP ideal = T e T c T e.. (2.7) Pada persamaan (2.7) : COP ideal T e T c : coefficient of performance ideal kulkas dua pintu : suhu evaporator, K : suhu kondensor, K

63 44 f. Efisiensi Kulkas 2 pintu Efisiensi Kulkas dua pintu dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.8) Efisiensi = COP aktual COP ideal.. (2.8) Pada persamaan (2.8) : COP ideal COP aktual : coefficient of performance ideal kulkas dua pintu : coefficient of performance aktual kulkas dua pintu g. Laju Aliran Massa Refrigeran Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan persamaan (2.9) ṁ = (V.I)/1000 W in.. (2.9) Pada persamaan (2.9) : ṁ V I Win : laju aliran massa refrigeran, kg/detik : voltase dari kompresor, V : arus yang dipergunakan kompresor, Ampere : kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kj/kg 2.2 Tinjauan Pustaka Indriyanto, (2013) telah melakukan penelitian tentang kulkas siklus kompresi uap standard dengan panjang pipa kapiler 175 cm dan menggunakan kompresor hermetik dengan daya ¼ PK. Penelitian tersebut bertujuan : (a) membuat kulkas (b) mengetahui kerja kompresor kulkas persatuan massa refrigeran (c) mengetahui energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa

64 45 refrigeran (d) mengetahui energi kalor yang dilepas kondensor kulkas persatuan massa refrigeran (e) mengetahui COP. Penelitian memberikan hasil (a) kulkas telah dibuat dan dapat bekerja dengan baik serta mendinginkan air sebanyak 1,5 liter dalam waktu 485 menit (b) kerja kompresor persatuan massa refrigeran saat mulai sebesar Win = 52 kj/kg pada t = 105 menit (c) kalor yang diserap evaporator persatuaan massa refrigeran saat mulai stabil sebesar Qin = 126 kj/kg pada t = 145 menit (d) kalor yang dilepas kondensor persatuaan masaa regfrigeran saat mulai stabil sebesar Qout = 178 kj/kg pada saat t = 305 menit (e) koefisien prestasi (COP) kulkas adalah 2,20 pada waktu t = 305 menit. Likito, (2002) telah menganalisis pengaruh pipa kapiler yang dililitkan pada Line Suction terhadap performansi mesin pendingin. Performansi yang diamati adalah COP dan waktu pendinginan. Waktu pendinginan didapat dari waktu untuk menurunkan 1 0 C air garam dari 6 0 C menjadi 5 0 C dan seterusnya hingga -3 0 C. Dari eksperimen yang dilakukan didapat bahwa pipa kapiler yang dililitkan pada line suction dapat meningkatkan COP freezer sedangkan waktu pendinginan tidak banyak berubah. Kesimpulan dari eksperimen yang dilakukan adalah : (a) COP mesin pendingin menurun saat temperatur ruangan beban makin rendah. (b) COP mesin pendingin meningkat jika pipa kapiler dililitkan pada line suction. (c) Waktu pendinginan tidak berubah jika pipa kapiler dililitkan pada line suction. Bowo, (2013) telah melakukan penelitian tentang karakteristik kulkas siklus kompresi uap dengan menggunakan kompresor berdaya ¼ PK, panjang

65 46 pipa kapiler 150 cm, dan refrigeran yang digunakan R134a. Penelitian ini bertujuan : (a) membuat kulkas, (b) mengetahui nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (c) mengetahui energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (d) mengetahui energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (e) mengetahui COP actual dan COP ideal, (f) mengetahui efiseinsi kulkas. Penelitian memberikan hasil : (a) mesin kulkas sudah berhasil dibuat (b) kerja kompresor persatuan massa refrigeran mulai tetap ketika waktu t = 145 menit, dengan harga Win = 52 kj/kg, (c) nilai energi yang diserap evaporator persatuaan massa refrigerant mulai tetap ketika waktu t = 145 menit, dengan harga Qin sebesar = 117 kj/, (d) nilai energi yang dilepas kondensor mulai tetap ketika waktu t = 305 menit, dengan harga Qout sebesar 169 kj/kg, (e) nilai COP actual mulai tetap ketika waktu t = 145 menit sampai waktu t = 305 menit dengan harga COP actual sebesar 2,25, (f) nilai COP ideal mulai tetap ketika waktu t = 215 menit dengan harga COP ideal sebesar 3,48, (g) efisiensi kulkas mulai tetap ketika waktu t = 145 menit, dengan harga efisiensi kulkas sebesar 64%.

66 BAB III PEMBUATAN ALAT 3.1 Diagram Alir Pembuatan dan Pengambilan Data Diagram alir pada Gambar 3.1 menunjukkan tahap pembuatan kulkas dua pintu dan proses penelitian : Mulai Perancangan Kulkas Dua Pintu Persiapan Komponen-komponen Kulkas Dua Pintu Penyambungan Komponen-komponen Kulkas Dua Pintu Pemvakuman Kulkas Dua Pintu Pengisian Refrigeran R600a Pengujian Baik Tidak baik Pencatatan Data : T1, T3, P1, P2 Pegolahan Data Win, Qin, Qout, COPaktual, COPideal, Efisiensi, dan Laju aliran massa (m) Pembahasan, Kesimpulan dan Saran Selesai Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan kulkas dan proses penelitian 47

67 Komponen-Komponen Kulkas Dua Pintu Gambar 3.2. Kulkas dua pintu beserta komponen-komponennya dapat dilihat pada Ruang Evaporator Kondensor Pipa Kapiler Filter Kompresor Gambar 3.2 Kontruksi Kulkas Dua Pintu

68 49 Evaporator Gambar 3.3 Ruangan Pendinginan/ Evaporator Kulkas dua pintu pada kontruksi Gambar 3.2 memiliki beberapa bagian penting, yaitu : (a) kompresor, (b) kondensor, (c) evaporator, (d) pipa kapiler, (e) filter, (f) refrigeran R600a. a. Kompresor Spesifikasi kompresor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Gambar 3.4 Kompresor BES 45H

69 95 cm PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50 Jenis kompresor : Hermetik Seri kompresor : Model BES 45H Volttase : 220 volt Arus : 0,88 A Daya kompresor : 115 watt b. Kondensor Spesifikasi kondensor yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 45 cm Pipa Kondensor Sirip Kondensor Gambar 3.5 Kondensor

70 51 Jenis kondensor : kondensor tipe U, dengan jumlah U = 12 (pipa dengan jari-jari penguat) Panjang kondensor : 95 cm Diameter pipa : 0,47 cm Bahan pipa : Besi Bahan sirip : Baja Diameter sirip : 0,2 cm Jarak antar sirip : 0,45 cm c. Evaporator Spesifikasi evaporator yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Gambar 3.6 Evaporator Pipa Dengan Sirip-Sirip

71 52 Jenis evaporator : Jenis pipa dengan sirip-sirip Panjang, lebar dan tinggi : 40 cm x 18 cm x 5 cm Bahan pipa evaporator : Alumunium Diameter pipa evaporator : 0,55 cm Bahan sirip evaporator : Alumunium Diameter sirip : 0,1 cm d. Pipa Kapiler Spesifikasi pipa kapiler yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Gambar 3.7 Pipa Kapiler Panjang pipa kapiler : 170 cm Diameter pipa kapiler : 0,028 inchi Bahan pipa kapiler : Tembaga

72 53 e. Filter berikut : Spesifikasi filter yang dipergunakan pada penelitian ini adalah sebagai Gambar 3.8 Filter Panjang filter : 9 cm Diameter filter : 2 cm Bahan filter : Tembaga f. Refrigeran R600a Dalam penelitian Kulkas dua pintu ini menggunakan refrigeran R600a sebagai fluida kerja. Refrigeran R600a memiliki massa jenis yang lebih ringan bila dibandingkan dengan refrigeran R134a yang secara umum digunakan.

73 54 Gambar 3.9 Refrigeran R600a 3.3 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat Dalam pembuatan kulkas dua pintu menggunakan alat pendukung berupa, (a) tube cutter, (b) pelebar pipa, (c) tang, (d) alat las, (e) bahan las, (f) pompa vakum, (g) manifold gauge, (h) fan motor, (i) thermostat, (j) plat baja siku, (k) sterofom, (l) box plastik. a. Tube Cutter (Pemotong pipa) Tube cutter adalah alat yang digunakan untuk memotong pipa. Pada pembuatan alat ini diperlukan tube cutter yang berukuran kecil untuk memotong pipa kapiler. Dengan menggunakan tube cutter ini, akan lebih bersih, lebih cepat

74 55 dan lebih nyaman bila di bandingkan dengan pemotongan lainnya seperti gergaji besi. Gambar 3.10 Tube Cutter b. Pelebar pipa Pelebar pipa digunakan untuk memperbesar diameter pada pipa. Ukuran alat pelebar pipa sangat bervariasi tergantung dengan kebutuhan. Tujuan dari melebarkan pipa adalah agar saat kedua pipa disambungkan dengan las dapat menempel lebih kuat bila dibandingkan dengan sambungan tanpa melakukan proses pelebaran pipa. Gambar 3.11 Pelebar Pipa

75 56 c. Tang Tang adalah alat bantu yang berbentuk seperti gunting yang berguna untuk memotong, menjepit atau mengencangkan baut. Tang sendiri memiliki beberapa bentuk dan fungsi. Untuk pembuatan alat ini di butuhkan tang yang dapat menjepit pipa pada saat pengelasan. Gambar 3.12 Tang Jepit d. Alat Las Fungsi alat las adalah untuk menyambung pipa kapiler dan pipa-pipa pada rangkaian Kulkas dua pintu ini. Penyambungan pipa-pipa harus bagus supaya tidak terjadi kebocoran pada pipa yang di las. Gambar 3.13 Alat Las

76 57 e. Bahan Las Bahan las digunakan dalam penyambungan pipa kapiler dan pipa-pipa pada rangkaian kulkas dua pintu ini dengan menggunakan bahan berupa perak dan borak. Penggunaan bahan perak digunakan untuk mengelas pipa tembaga dengan tembaga. Sedangkan bahan borak digunakan untuk penyambungan tembaga dengan besi, agar hasil pengelasan lebih baik. Gambar 3.14 Bahan Las f. Pompa Vakum Pompa vakum berfungsi untuk menghisap atau menghilangkan udara dan uap air yang ada di dalam sistem mesin pendingin kulkas. Hal ini dilakukan karena udara yang mengandung uap air akan mempercepat proses pembekuan zat pendingin (refrigeran) yang dapat mengakibatkan saluran-saluran akan tersumbat es.

77 58 Gambar 3.15 Pompa Vakum g. Manifold Gauge Manifold gauge adalah alat yang mempunyai fungsi untuk mengukur tekanan refrigeran pada saat pengisian freon maupun pada saat kulkas bekerja. Gambar 3.16 Manifold Gauge

78 59 h. Fan motor (kipas) Fan motor mempunyai fungsi besar dalam sistem pembekuan. Fan motor terletak didalam kotak plastik dengan evaporator. Fan motor ini nanti berkerja mensirkulasi udara dingin didalamnya sehingga dapat membuat beban yang ada didalamnya menjadi sangat dingin (beku). Gambar 3.17 Fan Motor i. Termostat Termostat berfungsi sebagai pengatur suhu pada evaporator yang kita inginkan. Jika suhu evaporator sudah tercapai sesuai dengan kebutuhan maka alat ini akan memutuskan arus listrik sehingga kompresor berhenti bekerja. Gambar 3.18 Termostat

79 60 j. Plat Baja Siku Plat baja mempunyai fungsi sebagai kerangka dasar pembuatan kulkas dua pintu dan sebagai tempat komponen - komponen utama kulkas dua pintu. Gambar 3.19 Plat Baja Siku k. Styrofoam Styrofoam mempunyai fungsi sebagai dinding evaporator di bagian dalam agar suhu dari evaporator tidak kontak langsung dengan udara luar melalui dengan dinding bagian luar. Gambar 3.20 Styrofoam

80 61 l. Box Plastik blower. Box plastik mempunyai fungsi sebagai rangka tempat evaporator dengan Gambar 3.21 Box Plastik 3.4 Langkah Langkah Pembuatan Alat Langkah langkah pembuatan Kulkas dua pintu adalah sebagai berikut : a. Proses Persiapan. Pertama tama siapkan komponen utama Kulkas dau pintu seperti kompresor, kondensor, evaporator, pipa caliper, filter, refrigeran R600a dan komponen pendukung lainnya seperti alat pemotong pipa, pelebar pipa tang, gergaji, alat las, bahan las, pompa vakum, manifold gauge, plat baja siku, fan motor dan lain lainnya. b. Merakit Kerangka Kulkas. Kulkas dua pintu ini dirangka dengan plat besi siku yang kokoh. Pada proses ini di butuhkan alat gergaji untuk memotong plat baja siku sesuai ukuran

81 62 panjang, lebar dan tinggi yang sudah ditentukan sebelumnya dengan bantuan alat ukur. Pada pembelian plat baja siku sudah dilengkapi dengan baut untuk menyambungkan plat baja yang sudah dipotong. Gambar 3.22 Perakitan Rangka Kulkas c. Pengelasan/ Penyambungan Antar Komponen Komponen. 1. Pengelasan pada bagian pipa pres (keluar) pada kompresor dengan kondensor. Pada proses pengelasan atau penyambungan ini menggunakan bahan perak dan kuningan. Dalam penyambungan terdapat perbedaan material yang akan disambungkan pipa keluar kompresor terbuat dari bahan tembaga sedangkan kondensor terbuat dari besi. Proses penyambungan komponen ini dibutuhkan bahan bantu borak yang berfungsi sebagai bahan tambahan dalam proses pengelasan karena perbedaan karakteristik material dan agar pipa saluran keluar kompresor dan pipa masuk kondensor tersambung dengan baik dan tidak mengalami kebocoran. Pengelasan ini di butuhkan alat bantu tang untuk menahan

82 63 komponen yang akan dilakukan pengelasan serta alat bantu pelebar pipa agar dapat tersambung dengan baik. Gambar 3.23 Proses pengelasan pipa kompresor dengan kondensor 2. Pengelasan filter pada ujung kondensor. Dalam proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara pipa output kondensor dengan input filter. Proses pengelasan menggunakan bahan perak dan kuningan serta borak sebagai perekat dalam proses pengelasan karena terdapat perbedaan material antara kondensor dengan pipa tembaga. Pengelasan ini dibutuhkan alat bantu tang untuk membantu menjepit atau menahan pipa tembaga pada saat penyambungan serta alat bantu pelebar pipa agar dapat tersambung dengan baik.

83 64 Gambar Proses pengelasan Filter dengan kondensor 3. Pengelasan antara filter dengan pipa kapiler. Dalam pengelasan atau penyambungan ini berfungsi untuk menyambungkan output filter dengan saluran input pipa kapiler. Proses pengelasan hanya menggunakan bahan perak dan kuningan karena tidak ada perbedaan material. Pengelasan ini dibutuhkan alat bantu tang untuk membantu menahan komponen yang akan dilakukan pengelasan serta alat bantu pelebar pipa agar dapat tersambung dengan baik. Gambar 3.25 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler

84 65 4. Pengelasan antara pipa kapiler dengan evaporator. Dalam pengelasan atau penyambungan ini berfungsi untuk menyambungkan saluran keluar pipa kapiler dengan saluran masuk evaporator. Proses pengelasan menggunakan bahan bahan perak dan kuningan. Dan dibutuhkan alat bantu tang untuk menahan komponen dan juga untuk memipihkan pipa masuk evaporator agar dapat tersambung dengan baik. Gambar 3.26 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator 5. Pengelasan pipa pengembalian dari evaporator dengan kompresor bagian suktion (isap). Dalam proses pengelasan ini dibutuhkan pipa tembaga untuk menyambungakan pipa output evaporator dengan pipa isap kompresor. Proses pengelasan ini menggunakan bahan perak dan kuningan. Dan menggunakan alat bantu tang untuk menahan komponen yang akan dilakukan pengelasan serta alat bantu pelebar pipa agar dapat tersambung dengan baik.

85 66 Gambar 3.27 Proses Pengelasan evaporator dengan kompresor d. Proses Pengisian Metil. Proses pemetilan berfungsi untuk membersihkan saluran saluran pipa pipa pada kulkas dua pintu yang sudah jadi dari kotoran kotoran, misalnya kotoran dari pengelasan, dan menyakinkan apakah ada terjadi kebocoran. Sebelum dihubungkan pipa kapiler dengan filter makan terlebih dahulu melalui proses pemetilan. Pengisian metil ini memerlukan kurang lebih satu tutup botol metilnya dengan menghidupkan kompresor dan menutup pentil sehingga dalam proses perangkaian udara akan keluar melalui filter dan pipa kapiler akan mengisap metilnya (tunggu beberapa menit agar metilnya merata).

86 67 Gambar 3.28 Proses pengisian metil e. Proses Pemvakuman. Pemvakuman ini berfungsi untuk mengeluarkan udara yang masih terjebak. Sebelumnya di pastikan semua rangkaiannya rapat semua (las dan pentil). Proses pemvakuman ini di perlukan pompa vakum untuk membantu proses pengvakuman agar siklus dalam kulkas dua pintu ini dapat bekerja dengan maksimal. Gambar 3.29 Proses pemvakuman

87 68 f. Proses Pengisian Freon. Proses pengisian Freon ini menggunakan refrigeran R600a sebagai fluida kerja kulkas dua pintu. Tekanan yang akan dimasukan dalam siklus kulkas harus sesuai dengan standar kerja kulkas dua pintu (10 psi) agar dapat bekerja dengan maksimal. Isi refrigeran R600a ini sebanyak 330ml. Gambar 3.30 Proses pengisian refrigeran R600a

88 4.1 Mesin yang diteliti BAB IV METODOLOGI PENELITIAN Mesin yang diteliti merupakan kulkas dua pintu hasil rangkaian sendiri dengan komponen standar dari kulkas dua pintu yang ada di pasaran. Kulkas bekerja dengan siklus kompresi uap yang disertai dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut, berdaya 115 watt dan mempunyai panjang pipa kapiler 170 cm. Proses pendinginan yang terjadi dalam kulkas ini dilakukan oleh udara dingin yang di sirkulasikan oleh fan. Proses pendinginan di ruang pendingin sama seperti yang terjadi pada kulkas dua pintu yang ada di pasaran. (a) (b) Gambar 4.1, Mesin kulkas dua pintu yang diteliti tampak luar (a) dan dalam rangka (b) 69