RANCANG BANGUN SISTEM REFRIGERASI KOMPRESI UAP UNTUK

Transkripsi

1 LAPORAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN SISTEM REFRIGERASI KOMPRESI UAP UNTUK PROTOTYPE AHU ( Air Handling Unit ) DESIGN OF REFRIGERATION SYSTEM VAPOUR COMPRESSION FOR PROTOTYPE AHU ( Air Handling Unit ) Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung Oleh : EGA FEBRIAN NIM : Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara PROGRAM STUDI TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2 CURICULUM VITAE Personal Data Full Name Ega Febrian Address Perum Winayajaya E.70 rt02 rw09 Kawalu Tasikmalaya Contact Mobile Phone : febrianegga@yahoo.com Detail Information Place, Date of Birth Sex Height / weight Religion Family Marital Status Hobbies : Tasikmalaya, Februari 21 th 1991 : Male : 167 Cm / 60 Kg : Islam : 2 nd (second) boys of 3 (three) children : Single : Basket ball, music, reading Education Background

3 Year Institution SMA Negeri 2 Tasikmalaya SMP Negeri 2 Tasikmalaya SD Negeri Pajajaran Program Diploma III Institution : Refrigeration and Air Conditioning Engineering Year : Polytechnic of Bandung Final project GPA : Design of Air Refrigeration System for AHU (Air Handling Unit) Prototype : 2.75 (Until 5 th semester) Working Background Year Company Position 2011 PT. Frigia Air Conditioning Practical Student PT. Indonesia Power UBP Kamojang Practical Student Organization Experience Year Organization Position Himpunan Mahasiswa Refrigerasi dan Tata Udara (HMRA) Member UKM Basket Politeknik Negeri Bandung Member

4 Depot Kreasi Seni Siswa SMA Negeri 2 Tasikmalaya Leader Rumah Musik 211 Event Organizer Leader OSIS SMP Negeri 2 Tasikmalaya Member Paskibraka Tasikmalaya Member Event Experience Year Event Position 2010 Latihan Dasar Kepemimpinan HMRA Mentor 2009 Latihan Dasar Kepemimpinan HMRA Participant 2009 Outbond Student and Gathering POLBAN Participant 2009 Latihan Dasar Kedisplinan POLBAN Participant 2009 Pengenalan kehidupan kampus POLBAN, Religion, Education, Leadership, Unity, Independent, Organization, Regeneration Participant Training / Seminar Experience Year Institution Training / Seminar 2011 Himpunan Mahasiswa Refrigerasi dan Tata Udara (HMRA) AutoCAD Training 2009 Politeknik Negeri Bandung (POLBAN) Netiquet Training

5 I declare the details stated above to be true and completely written. Sincerely Yours, Ega Febrian

6

7 ABSTRAK Pengkondisian Udara pada umumnya mempunyai suhu kenyamanan pada temperatur 20 C-25 C. Untuk mendapatkan suatu temperatur kenyamanan dalam bekerja atau beraktifitas maka dibutuhkan suatu sistem atau alat pengkondisian udara atau yang sudah sering di dengar dengan AC (air conditioning). Tujuan dalam perancangan ini adalah membuat sebuah sistem refrigerasi untuk pengkondisian udara pada temperatur kenyamanan bekerja atau beraktifitas dengan sistem all air system. Perancangan dilakukan pada sistem refrigerasi kompresi uap pada ruangan atau kabin berukuran 40 x 40 x 40 (cm) dengan beban pada ruangan lampu 25watt, yang dilengkapi dengan condensing unit dengan kapasitas 1/5 HP dan ducting sebagai pengkondisian udara secara all air system pada AHU (air handling unit). Selain itu sistem menggunakan direct expansion dan sistem pemilihan pada komponen sendiri menggunakan software pada dancap (danfos capilar) khusunya pada pemilihan pipa kapiler sebagai hasilnya agar pendinginan yang diinginkan pada sistem terproses secara baik. Pembuatan mesin ini terbagi dengan beberapa proses lainnya yaitu pemilihan komponen, penginstalasian, dan pengujian. Pemilihan komponen dilakukan setelah melakukan perhitungan beban pendinginan. Panjang evaporator berdasarkan dari hasil perhitungan. Pemilihan kondensing unit dipilih sesuai dengan beban pendinginan dan dikonversikan ke dalam tabel pemilihan kondensing unit bermerk KULTHRON. Dari hasil perhitungan beban didapat bahwa dengan kapasitas condensing unit 150,051 watt, mesin dapat mendinginkan Temperatur kabin 20 C dengan temperatur evaporasi -4 C dan temperatur kondensasi 43 C. Performansi sistem refrigerasi hasil pengukuran adalah 4,13 untuk COP aktual dan 5,94 untuk COP carnot, effisiensi sebesaar 0,69. Hasil kajian dari perancangan ini menunjukan bahwa hasil rancangan lebih tinggi dari pada hasil pengukuran dikarenakan banyak faktor yang mempengaruhi pada saat pengukuran seperti titik pengukuran, alat ukur yang digunakan, cuaca pada saat pengukuran, insulasi pada pemipaan dan kabin,dll. Kata kunci temperatur. : air conditioning, direct expansion, all air system, air handling unit,

8 ABSTRACT The air conditioning generally have the comfort temperature at 20 C-25 C. To get a comfortable temperature in the work or activity is required of a system or appliance or air conditioning that is often heard with AC (air conditioning). The purpose in this design is to make a refrigeration system for air conditioning in temperatures convenience to work or activities with a system of all water system. Design carried out in vapor compression refrigeration system in a room or cabin measuring 40 x 40 x 40 (cm) with a 25watt light load on the room, which is equipped with a condensing unit with a capacity of 1/5 HP and ducting for air conditioning in all water systems in the AHU ( water handling unit). Besides using the direct expansion system and the electoral system on its own components using the software on dancap (danfos capilar) especially in the election as a result of the capillary tube so that the desired cooling systems are properly processed. Similarly, the manufacture of this machine are divided by some other process is the selection of components, installation, and testing. After calculating the cooling load, then made the selection of components. Evaporator length obtained from the calculation, and the selection unit kondensing selected according to the cooling load and converted into a table selection unit kondensing branded "KULTHRON". From the calculation results obtained that the burden of condensing unit with a capacity of watts, the machine can cool the cabin temperature of 20 C to -4 C evaporating temperature and condensing temperature of 43 C. So that the refrigeration system performance measurement results was 4.13 to 5.94 for COPcarnot COPaktual and resulting efficiency sebesaar The results of the design of this study indicate that the design is higher than the measurement results due to many factors that affect such measurements at the point of measurement, measuring instruments are used, the weather at the time of measurement, piping and insulation in the cabin, etc Key words : Refrigeration, direct expansion, multizone, air conditioning, COP (coefficient of performance).

9 KATA PENGANTAR Puji dan syukur, penulis panjatkan kehadirat Tuhan semesta alam Allah SWT, karena atas izin dan rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini, Shalawat serta salam semoga tercurahkan selalu untuk junjunan kita Nabi Besar Muhammad SAW. Dengan segala kemampuan, baik riil maupun materiil, penulis berusaha melaksanakan laporan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya agar memiliki nilai keilmuan yang bermanfaat serta memenuhi dalam maksud dan tujuannya. Namun pembuatan laporan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan yang ada. Oleh sebab itu, kritik dan saran yang membangun dari semua pihak yang membaca atau menilai laporan ini sangat diharapkan oleh penulis untuk menjadikan penulis lebih baik lagi dalam menulis laporan-laporan dan karya ilmiah yang berikutnya. Dalam kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, support, dan bimbingannya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua Penulis, yang tidak henti-hentinya berdoa dan selalu mendukung kami, baik riil maupun materiil. 2. Kakak dan Adik penulis yang selalu mendukung dan menyemangati penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Drs. Ismail Welid, MT, Bapak AP Edi Sukamto, ST., MTselaku dosen pembimbing yang selalu memberikan kemudahan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini. 4. Bapak Tandi, Bapak Cecep, dan Bapak Arman selaku dosen penguji yang selalu membantu dalam memperbaiki kesalahan-kesalahan pada penulisan laporan ini. 5. Eka P, Imelda, dan Wini selaku partner dan pendamping yang selalu setia menemani dan membantu saat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

10 6. Bapak Prayogo, Bapak Iking, Bapak Aep serta Bapak DAni selaku staff jurusan yang selalu membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini. 7. Bapak Elviadi selaku pemilik bengkel tempat saya melakukan sebagian pengerjaan tugas akhir ini. 8. Khaerun Nur Zaman, Mochammad Riffansyah, Sandy Hariawan, Elvan dan teman yang lain yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang selalu menemani di saat susah maupun senang. 9. Rekan rekan seperjuangan kelas 3B, yang selalu menjunjung tinggi kebersamaan dan kekeluargaan. 10. Artha Rosalina yang memberikan semangat baik riil atau materiil kepada penulis. 11. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan baik langsung maupun tidak langsung kepada penulis. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas akhir ini, dapat berguna bagi penulis khususnya dan bagi para pembaca umumnya. Terima Kasih. Wassalammu`alaikum Wr. Wb. Bandung, Juli 2012 Penulis

11 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GRAFIK... xii BAB I PENDAHULUAN LatarBelakang Maksud dan Tujuan Batasan Masalah Metoda Penelitian Sistematika Penulisan... 2 BAB II DASAR TEORI Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sistem Udara Penuh Proses Subcooled Proses Superheat Komponen Utama Kompresor Kondensor Evaporator Alat Ekspansi... 14

12 2.6 Komponen pendukung Mekanik Thermostat Pressure gauge Komponen pendukung Kelistrikan MCB (Mini Circuit Breaker) Volt-meter Ampere-meter Kontaktor Junction Terminal Pilot Lamp Teori Perhitungan Panjang Pipa Evaporator BAB III DATA PERANCANGAN Perancangan Sistem Refrigerasi Perancangan Sistem Kontrol Data Perhitungan Beban Untuk Ruang Pendingin Beban Lampu Beban Pendinginan Melalui Infiltrasi Beban Pendinginan Melalui Dinding, Lantai dan Atap Beban Pendinginan Total COP Rancangan Perhitungan Panjang Pipa Evaporator Perancangan Pipa Kapiler BAB IV PEMILIHAN KOMPONEN Komponen Sistem Refrigerasi Pemilihan Condensing Unit Evaporator Alat Ekspansi... 37

13 4.1.4 Refrigeran Pressure Gauge Komponen Kelistrikan MCB (Mini Circuit Breaker) Thermostat Volt meter Ampere meter Relai Lampu Fan Motor Kontak (Switch) BAB V LANGKAH LANGKAH INSTALASI Peralatan yang Digunakan Pembuatan Rangka dan Dudukan Pembuatan Rangka dan Dudukan Instalasi Kompresor Instalasi Kondensor Pemasangan Evaporator Pemasangan Filter Pemasangan Pressure Gauge Pemasangan Thermostat Pemipaan Pengukuran Panjang Total Pipa Instalasi Pipa Kapiler Flaring Pemasangan Komponen Kelistrikan Pemeriksaan Kebocoran Menentukan Titik Kebocoran... 47

14 5.16 Perbaikan Kebocoran Pemvakuman dan Pengisian Refrigeran BAB VI PENGOLAHAN DATA dan ANALISA DATA Pengambilan Data Peralatan yang Digunakan Memasang Alat Ukur pada Titik Pengukuran Prosedur Pengambilan Data Pengolahan Data Analisis Perhitungan Data Analisa Temperatur Kabin Terhadap Waktu Analisa COP Hasil Pengukuran Analisa Perbandingan COPactual BAB VII PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Siklus Refrigerasi... 4 Gambar 2.2 Diagram P-h... 5 Gambar 2.3 Kompresor Gambar 2.4 Kondensor Gambar 2.5 Evaporator Gambar 2.6 Alat Ekspansi ( pipa kapiler) Gambar 2.7 Thermostat Gambar 2.8 Pressure Gauge Gambar 2.9 MCB (Mini Circuit Breaker) Gambar 2.10 Volt-meter Gambar 2.11 Ampere-meter Gambar 2.12 Kontaktor Gambar 2.13 Junction Terminal Gambar 2.14 Pilot Lamp Gambar 3.1 Konstruksi ruangan Gambar 3.2 Konstruksi dinding dan atap Gambar 3.3 Diagram P-h rancangan Gambar 3.4 Sifat-sifat refrigeran R-134a Gambar 3.5 Data rancangan pipa kapiler Gambar 5.1 Rangka dan dudukan Gambar 5.2 Instalasi Kompresor Gambar 5.3 Instalasi Kondensor Gambar 5.4 Instalasi Evaporator Gambar 5.5 Regulator dan noozle Gambar 5.6 Proses pengelasan... 46

16 Gambar 5.7 Manifold gauge Gambar 5.8 Pompa vacum Gambar 6.1 Titik Pengukuran sistem Gambar 6.2 Diagram P-h hasil pengukuran... 53

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Harga konstanta C dan n [ J.P. Holman 1988 ] Tabel 3.1 Nilai konstanta beban pendinginan melalui dinding Tabel 3.2 Nilai konstanta C dan n [ J.P. Holman 1988 ] Tabel 4.1 Sample catalog kompresor kulthorn Tabel 6.1 Data hasil pengukuran... 18

18 DAFTAR GRAFIK Grafik 6.1 Temperatur kabin terhadap waktu Grafik 6.2 COP terhadap waktu Grafik 6.2 COPaktual Terhadap Waktu... 57

19 DAFTAR PUSTAKA ASHRAE Handbook of Fundamental, American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Atlanta, ASHRAE Handbook of Refrigeration, American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Atlanta, Australian Refrigeration and Air Conditioning, vol 2, Trust Publication, Australia Penth, Dossat, Roy J., Principle of Refrigeration, 2 nd. Ed., John Wiley & Sons, New York, Lukitobudi, Arda Rahardja, Modul Mata Kuliah Troubleshooting, Politeknik Negeri Bandung, J.P. HOLMAN, Perpindahan Kalor Edisi Keenam, erlangga, Jakarta, Refrigeration and Air Conditioning 2 nd Edition, Wielbert F. Stoecker.