PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Transkripsi

1 COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 250 CM DAN DAYA KOMPRESOR 0,5 HP SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Diajukan Oleh LILIS INDRA PRASETYA NIM: PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2014 i

2 COP AND SHOWCASE EFFICIENCY WITH 250 CM CAPILLARY LENGTH AND 0,5 HP COMPRESSOR POWER FINAL PROJECT As partical fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department By LILIS INDRA PRASETYA Student Number: MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2014 ii

3 COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAI{ PANJANG PIPA I(APrLER 250 CM DAN DAYA KOMPRESOR 0,5 HP Telah disetujui oleh Dosen Pembimbing Slripsi h. PK. huwadi, M.T. iii

4 COP DAN EFISIENSI SHOWCASE DENGAI\ PANJANG PIPA KAPILER 250 CM DAN DAYA KOMPRESOR 0,5 Hp Dipersiapkan dan disusun oleh: NAMA NIM : LILIS INDRA PRASETYA : Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Pada tanggal, I I November 2014 Sususnan Dewan Penguji Nama Lengkap Ketua Sekretaris Anggota Dr. Asan Damanik Doddy Purwadianto,S.T.,M.T. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Yogyakarta, 1l November 2014 Fakultas Sains Dan Teknologi niversitas Sanata Dharma Prima Rosa" S.Si.,M.Sc. tv

5 PERNYATAAN KEASLIAN KARYA Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pemah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pemah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Yogyakarta, I I November 2014 Lilis Indra Prasetya

6 LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Lilis Indra Prasetya NomorMahasiswa : Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul : COP dan efisiensi showcase dengan Panjang pipa kapiler 250 cm dan daya kompresor 0r5 hp Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap rnencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, I I November 2014 Yang menyatakan, MLilis Indra Prasetya

7 ABSTRAK Seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk menyebabkan tuntutan manusia untuk mencapai kenyamanan hidup juga meningkat. Salah satu perkembangan teknologi yang dapat memenuhi kenyamanan hidup adalah mesin pendingin. Penelitian ini bertujuan untuk 1) membuat showcase dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk mendinginkan minuman, dengan panjang pipa kapiler 250 cm dan daya kompresor 0,5 hp, 2) Mengetahui karakteristik showcase dengan siklus kompresi uap : a) Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Q in ), b) Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Q out ), c) Menghitung kerja kompresor (W in ), d) Menghitung COP aktual dan COP ideal, e) Menghitung efisiensi. Model pembuatan mesin pendingin showcase menggunakan siklus kompresi uap. Proses pengambilan data dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, data diukur setiap 20 menit dengan waktu 4 jam selama 3 kali. Data yang diambil dalam pengujian mesin showcase adalah nilai keluar tekanan refrigeran kompresor, suhu refrigeran masuk kompresor, nilai tekanan refrigeran masuk kondensor dan suhu refrigeran keluar kondensor. Hasil perhitungan dari mesin pendingin showcase berupa kerja kompresor (W in ), kalor yang diserap evaporator (Q in ), kalor yang dilepas kondensor (Q out ), COP aktual, COP ideal, dan Efisiensi ( ). Hasil yang diperoleh energi kalor yang diserap evaporator Q in rata- rata sebesar : 189,5 kj/kg. Serta nilai Q in pada saat stabil = 190 kj/kg. Energi kalor yang dilepas kondensor Q out rata-rata sebesar : 240,2 kj/kg. Serta nilai Q out pada saat stabil = 240 kj/kg. Kerja yang dilakukan kompresor W in rata-rata sebesar : 50,7 kj/kg. Serta nilai W in pada saat stabil = 50 kj/kg. Koefisien prestasi aktual COP aktual rata-rata : 3,7. Serta nilai COP aktual pada saat stabil = 3,8.Koefisien prestasi COP ideal rata-rata : 4,4. Serta nilai COP ideal pada saat stabil = 4,3. Efisiensi showcase yang dihasilkan efisiensi ( ) rata-rata : 84,6%. Serta nilai efisiensi ( ) showcase pada saat stabil = 86,0%. Kata Kunci : Mesin pendingin showcase, siklus kompresi uap, COP vii

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib terpenuhi oleh setiap mahasiswa untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Atas berkat, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, akhirnya Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kasih kepada: 1. Pulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, selaku Dosen Pembimbing Skripsi dan selaku Dosen Pembimbing Akademik. 3. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini. 4. Rasamto dan Th. Sumiyarti selaku orangtua yang senantiasa dengan sabar memberi dukungan baik moril maupun materi. viii

9 5. Ternan- teman Teknik Mesin angkatan 2010 atas kerjasamanya selama bersama. 6. Kekasih hati Chytra Mahanani atas dukungan moral serta pengertian selama mendapatkan kesulitan. 7. Almamater Universitas Sanata Dharma. 8. Sernua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu-persatu yang telah mernbantu dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan dan penyusunan Skripsi ini jauh dari sempuma. Untuk itu penulis mengharapkan masukan, kritik, dan saran yang mernbangun dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Akhir kata semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Yogyakarta, I I November 2014 Penulis tx

10 DAFTAR ISI Hal HALAMAN JUDUL TITLE PAGE HALAMAN PERSETUJUAN HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI i ii iii iv v vi KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL vii viii x xiii xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Batasan masalah Manfaat 4 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA Dasar Teori 5 x

11 2.2 Tinjauan Pustaka 20 BAB III PEMBUATAN ALAT Persiapan Peralatan yang dipergunakan dalam penelitian Proses pembuatan mesin pendingin showcase Proses Pemvakuman Proses pengisian freon R134a 36 BAB IV METODE PENELITIAN Benda Uji Skematik Alat Penelitian Alat Bantu Penelitian Alur Penelitian Cara Mendapatkan Data Cara Mengolah Data dan Pembahasan Cara Mendapatkan Kesimpulan 45 BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Perhitungan Pembahasan 57 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 60 DAFTAR PUSTAKA 61 xi

12 LAMPIRAN xii

13 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.4 Kondensor 10 Gambar 2.5 Filter 10 Gambar 2.6 Pipa Kapiler 12 Gambar 2.7 Bahan Pendingin 13 Gambar 2.8 Skema mesin pendingin dengan siklus kompresi uap 14 Gambar 2.9 Siklus kompresi uap pada diagram P- h 15 Gambar 2.10 Siklus kompresi uap pada diagram T-s 15 Gambar 3.1 Kompresor jenis Hermatik 23 Gambar 3.2 Kondensor U 24 Gambar 3.3 Pipa Kapiler 25 Gambar 3.4 Evaporator 26 Gambar 3.5 Filter (saringan) 26 Gambar 3.6 Freon/ Refrigeran 27 Gambar 3.7 Tube Cutter 28 Gambar 3.8 Pelebar Pipa 28 Gambar 3.9 Manifold Gauge 29 Gambar 3.10 Alat las tembaga 29 Gambar 3.11 Bahan Las 30 Gambar 3.12 Metil 30 Gambar 3.13 Thermostat 31 xiii

14 Gambar 3.14 Pompa Vakum 31 Gambar 3.15 Kerangka Showcase 32 Gambar 3.16 Pemasangan kompresor pada kerangka 32 Gambar 3.17 Pemasangan kondensor 33 Gambar 3.18 Pemasangan Evaporator 33 Gambar 3.19 Pengelasan antara kompresor dengan kondensor 33 Gambar 3.20 Pengelasan filter 34 Gambar 3.21 Pengelasan potongan pipa kapiler 34 Gambar 3.22 Pengisian Freon 37 Gambar 4.1 Showcase yang diteliti 39 Gambar 4.2 Skematik showcase 39 Gambar 4.3 (a). Termokopel dan (b). Penampil suhu digital 41 Gambar 4.4 Stopwatch 41 Gambar 4.5 Diagram Alur Pembuatan dan Penelitian mesin pendingin 42 Gambar 4.6 Penggunaan diagram P-h 45 Gambar 5.1 Grafik jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran 49 kalor yang diserap evaporator Gambar 5.2 Grafik jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang 50 dilepas kondensor Gambar 5.3 Kerja persatuan massa refrigeran yang dilakukan 52 kompresor Gambar 5.4 Koefisien prestasi aktual showcase. 53 Gambar 5.5 Koefisien prestasi ideal showcase 55 Gambar 5.6 Efisiensi showcase 56 xiv

15 DAFTAR TABEL Hal Tabel 4.1 Tabel pengambilan data 43 Tabel 5.1 Nilai tekanan, suhu refrigeran masuk kompresor dan keluar 46 kondensor Tabel 5.2 Nilai Entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor 47 Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap 48 evaporator (Q in ) Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Q out ) 50 Tabel 5.5 Hasil perhitungan kerja kompresor persatuan massa 51 refrigeran (W in ) Tabel 5.6 Hasil perhitungan Koefisien prestasi aktual (COP aktual ) 53 Tabel 5.7 Hasil perhitungan nilai koefisien prestasi ideal (COP ideal ) 54 Tabel 5.8 Hasil perhitungan efisiensi showcase ( ) 56 xv

16 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan teknologi yang semakin meningkat seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk menyebabkan tuntutan manusia untuk mencapai kenyamanan hidup juga meningkat. Salah satu perkembangan teknologi yang dapat memenuhi kenyamanan hidup adalah mesin pendingin. Mesin pendingin merupakan suatu peralatan yang sering dijumpai digedung perkantoran, di rumah sakit, di mall atau swalayan, rumah tangga, dan di toko-toko kecil lainnya. Beberapa contoh mesin pendingin yang berperan dalam kehidupan seharihari misalnya kulkas, freezer, cold storage, dispenser, dan air conditioning (AC). Kulkas adalah alat rumah tangga listrik yang menggunakan refrigerasi ( proses pendinginan) dengan suhu kerja pada umumnnya mencapai rata-rata antara 3-5. Fungsi dari kulkas digunakan untuk mengawetkan makanan di dalam sebuah ruangan tertutup yang terisolasi dari kondisi luar lemari, sehingga makanan atau minuman yang disimpan di dalamnya dapat tahan lebih lama dan dalam keadaan baik. Freezer, tidak berbeda jauh dengan kulkas, tetapi mempunyai suhu yang lebih rendah hingga mencapai suhu ideal -14 agar bakteri-bakteri tersebut dapat di pastikan benar-benar terhambat berkembang biakannya. Fungsi utama freezer untuk membekukan air atau membuat es. Ice maker adalah salah satu mesin pembuat es yang berbentuk kubus dan ada juga yang berbentuk bulat. Ice maker ini pada umumnya banyak di gunakan pada restoran-restoran, hotel-hotel, cafe

17 2 dan sebagai alat untuk pembuatan es penyegar minuman. Cold storage kegunaannya untuk mendinginkan daging agar menjaga daging lebih awet dan tetap segar, biasanya digunakan di restaurant. Dispenser atau tempat air minum salah satu peralatan listrik atau elektronik yang didalamnya terdapat elemen pemanas air sebagai komponen utamanya untuk memanaskan air dan sedangkan untuk mendinginkan air dengan siklus kompresi uap. Sedangkan mesin pendingin yang berfungsi sebagai sistem pengkondisisan udara adalah AC, AC gedung perkantoran, AC hotel, AC rumah tangga AC alat transportasi. Semua sistem mesin pendingin ini mempergunakan siklus kompresi uap dalam bekerjanya. Pada skripsi ini membahas cara pembuatan showcase dan karakteristik showcase yang dibuat. Showcase merupakan salah satu dari jenis mesin pendingin dengan menggunakan prinsip penukar kalor, alat ini digunakan untuk mendinginkan makanan ataupun minuman berkemasan dengan bantuan blower yang berfungsi untuk mengalirkan uap dingin dari evaporator keseluruh ruangan yang berisikan makanan ataupun minuman tersebut. Mesin showcase yang sering ditemui pada umumnya memiliki ciri-ciri pintu dan body transparan yang berfungsi untuk menampilkan isi didalam showcase, hal ini bertujuan agar produk yang dipajang dalam showcase dapat terlihat dari luar tanpa membukanya. Mesin pendingin showcase kebanyakan digunakan pada tempat-tempat perbelanjaan seperti super market, mini market, kantin mall, restaurant, cafe dll. Mesin showcase dengan variasi panjang pipa kapiler 250 cm dan daya kompresor 0,5 HP. Penulis berharap bahwa penelitian mesin showcase yang dilakukan dengan variasi ini menambah efektifitas kerja dan daya kerja serta

18 3 efisiensi mesin showcase tersebut. Serta penulis berharap penelitian ini bermanfaat bagi masyarakat luas dalam kehidupan sehari-hari dengan melihat hasil unjuk kerja alat dengan variasi tersebut sesuai yang diharapkan Rumusan Masalah a. Bagaimana cara membuat showcase dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk mendinginkan minuman? b. Bagaimana karakteristik showcase yang dibuat dengan : - Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Q in )? - Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Q out )? - Menghitung kerja kompresor (W in )? - Menghitung COP aktual dan COP ideal? - Menghitung efisiensi? 1.3. Tujuan Tujuan dari penelitian showcase dengan panjang pipa kapiler 250 cm dan daya kompresor 0,5 hp adalah : a. Membuat showcase dengan siklus kompresi uap yang digunakan untuk mendinginkan minuman. b. Mengetahui karakteristik showcase yang dibuat : - Menghitung kalor yang dihisap evaporator (Q in ) - Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor (Q out ) - Menghitung kerja kompresor (W in ) - Menghitung COP aktual dan COP ideal - Menghitung efisiensi

19 Batasan Masalah Batasan-batasan dalam pembuatan mesin pendingin showcase ini adalah : a. Daya kompresor yang dipergunakan sebesar : 0,5 HP. b. Refrigeran yang digunakan pada showcase adalah R134a. c. Panjang pipa kapiler yang digunakan sebesar 250 cm, dengan diameter dalam pipa 0,028 inchi dengan bahan tembaga. d. Kondensor dan evaporator yang dipergunakan memiliki ukuran yang sama sesuai dengan kondensor dan evaporator yang dipergunakan pada showcase tersebut. e. Memiliki tambahan alat yaitu filter Manfaat Manfaat yang diperoleh dari pengujian yang dilakukan pada mesin pendingin showcase dengan variasi ini adalah a. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain yang akan meneliti karakteristik tentang showcase. b. Dapat memberikan gagasan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang penukar kalor khususnya tentang showcase.

20 5 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Dasar Teori Mesin Pendingin Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk mendinginkan atau peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas dari suatu tempat yang memiliki temperatur rendah ke temperatur yang lebih tinggi. Mesin pendingin yang banyak digunakan umumnya menggunakan siklus kompresi uap. Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa proses, yaitu proses kompresi, proses kondensasi, proses penurunan tekanan (proses iso entalpi ), dan proses evaporasi. Komponen utama dari mesin pendingin yaitu kompresor, kondensor, katup ekspansi atau pipa kapiler, filter dan evaporator, serta refrigeran. Proses kerja mesin pendingin adalah dimulai dari kompresor. Dengan adanya aliran listrik, motor kompresor akan bekerja dengan menghisap gas refrigeran yang bersuhu rendah dari saluran hisap. Kemudian kompresor memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap atau gas bertekanan tinggi, gas kemudian memasuki kondensor. Gas bertekanan tinggi tersebut di dalam kondensor akan didinginkan oleh udara di luar mesin pendingin. Dengan proses tersebut kalor berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya sehingga suhunya turun mencapai suhu kondensasi (pengembunan) dan wujudnya berubah menjadi cair. Refrigeran kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan panjang

21 6 sehingga tekanannya akan turun. Selanjutnya refrigeran memasuki ruang evaporator, di dalam evaporator refrigeran mulai menguap, hal ini disebabkan karena terjadi penurunan tekanan yang mengakibatkan titik didih refrigeran menjadi lebih rendah maka terjadi perubahan fase refrigeran dari cair menjadi gas (mendidih). Proses pendidihan dapat berlangsung karena evaporator mengambil kalor dari lingkungan di sekeliling evaporator, sehingga ruangan di sekitar evaporator menjadi dingin. Siklus ini berlangsung terus menerus dan berulang - ulang sehingga didapat temperature yang diinginkan. 2.2 Showcase Fungsi Showcase Showcase adalah mesin pendingin dengan menggunakan prinsip penukar kalor, alat ini digunakan untuk mendinginkan minuman kemasan dengan bantuan blower yang berfungsi untuk mengalirkan uap dingin dari evaporator keseluruh ruangan yang berisikan minuman kemasan. Gambar 2.1 memperlihatkan contoh dari showcase.

22 7 Evaporator Fan Kondensor Gambar 2.1. Showcase Kompresor Showcase pada prinsip kerjanya, untuk menyimpan minuman kemasan. Suhu kerja showcase dirancang sekitar 2-8, hal ini bertujuan agar minuman yang disimpan dalam showcase tidak mengalami pembekuan. Perbedaan showcase dengan mesin pendingin yang lain di antaranya adalah penggunaan fan atau kipas sebagai media penyalur udara dingin yang dihasilkan oleh evaporator, selanjutnya udara dingin yang di tiupkan oleh fan akan di sirkulasikan untuk mendinginkan minuman yang ada didalam showcase. 2.3 Bagian Utama mesin showcase Dalam mesin showcase, terdapat komponen-komponen utama yang berperan menjalankan sistem, komponen-komponen tersebut saling terkait dan menunjang satu sama lain, Beberapa komponen tersebut antara lain:

23 8 a. Kompresor Kompresor adalah suatu alat dalam mesin pendingin yang cara kerjanya dinamis atau bergerak. Kompresor merupakan bagian terpenting dalam mesin pendingin. Kompresor yang sering dipakai pada mesin pendingin adalah jenis kompresor hermatik ( Hermatic Compressor). Kompresor ini digerakan langsung oleh motor listrik dengan komponen mekanik dan berada dalam satu wadah tertutup. Kompresor hermatik dapat bekerja dengan prinsip reciprocating ataupun rotary. Posisi porosnya bisa vertikal maupun horizontal. Faktor lain penggunaan kompresor hermatik ini pada mesin pendingin adalah motor dapat bekerja pada keadaan ideal, karena dalam satu wadah yang tertutup sehingga tidak ada debu atau kotoran yang dapat memasukinya. Gambar 2.2. Kompresor Hermatik

24 9 b. Evaporator Evaporator adalah salah satu komponen utama dari sistem pendinginan, di dalamnya mengalir suatu cairan refrigeran yang berfungsi sebagai penyerap panas dari produk yang didinginkan, dengan merubah phasa dari cair menjadi gas. Proses penguapan memerlukan panas, panas diambil dari lingkungan sekitar evaporator (minuman kemasan di sekitar evaporator). Evaporator berupa pipapipa yang dikonstruksikan sedemikan rupa. Bahan pipa evaporator yang terbaik adalah logam, karena logam berfungsi sebagai konduktor. Namun kebanyakan terbuat dari bahan tembaga, alumunium. Jenis evaporator yang banyak digunakan pada mesin pendingin adalah jenis pipa dengan permukaan datar atau plate,dan pipa dengan sirip-sirip. Gambar 2.3. Evaporator c. Kondensor Kondensor adalah suatu alat untuk merubah fase bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair. Pada saat terjadinya perubahan fase tersebut panas dikeluarkan oleh kondensor ke udara melalui rusuk-rusuk kondensor. Sebagai akibat dari kehilangan panas suhu bahan pendingin minuman. Refrigeran berubah

25 10 dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh kemudian mengembun berubah menjadi cair. Kondensor yang umum digunakan pada mesin pendingin kapasitas kecil, adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa-pipa dengan sirip-sirip. Gambar 2.4. Kondensor d. Filter Filter (saringan) berguna untuk menyaring kotoran yang mungkin terbawa aliran bahan pendingin selama melakukan sirkulasi. Sehingga tidak masuk ke pipa kapiler. Selain itu, bahan pendingin yang akan disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor lebih maksimal. Bentuk dari alat ini ialah tabung kecil dengan diameter antara mm, sedangkan panjangnya tak kurang dari 8-15 mm.

26 11 Gambar 2.5. Filter e. Pipa Kapiler Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi dan disebut juga alat kontrol refrigeran. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler merupakan suatu pipa pada mesin pendingin yang pada umumnya berukuran diameter 0,028 inchi. Dimaksudkan untuk menghasilkan drop tekanan yang diinginkan. Beberapa keuntungan menggunakan pipa kapiler sebagai alat penurun tekanan adalah harganya yang murah dan mudah dicari serta pada saat mulai beroperasi kompresor dapat bekerja lebih ringan karena momen torquenya (momen puntir) yang diperlukan kecil. Pada sistem yang menggunakan katupkatup lain, pada saat kompressor akan mulai bekerja di dalam sistem telah ada perbedaan tekanan pada sisi tekanan tinggi dan rendah, tapi dengan memakai pipa kapiler pada saat kompresor tidak bekerja tekanan didalam sistem akan jadi sama karena pada pipa kapiler tidak terdapat alat penutup apa-apa, dengan demikian kompressor dapat bekerja lebih ringan.

27 12 Gambar 2.6. Pipa Kapiler f. Bahan Pendingin (Refigeran) Refrigeran merupakan fluida yang digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas kelingkungan yang bersuhu tinggi. Refrigeran yang digunakan untuk showcase yang dibahas pada skripsi ini menggunakan refrigeran R134a, yang memiliki beberapa karakteristik yang baik yaitu tidak beracun, tidak mudah terbakar, dan relatif stabil. Syarat - syarat refrigeran yang perlu diperhatikan adalah ; a) Tekanan Penguapan Refrigeran sebaiknya menguap pada tekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir, sehingga dapat dicegah terjadinya udara luar masuk pada sistem refrigeran. b) Tekanan Pengembunan Refrigeran sebaiknya memiliki tekanan pengembunan rendah agar perbandingan kompresinya menjadi lebih rendah.

28 13 c) Tidak mudah terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara. d) Tidak berbau merangsang dan tidak beracun. e) Tidak menyebabkan korosi pada mesin dan mudah terdeteksi bila terjadi kebocoran. f) Mempunyai titik beku rendah. g) Perbedaan antara tekanan penguapan dan tekanan pengembunan harus sekecil mungkin. h) Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh Gambar 2.7.Refrigeran jenis R-134 a 2.4 Siklus Kompresi Uap Showcase Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, namun yang paling umum digunakan adalah refrigerasi dengan siklus kompresi uap. Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa kapiler. Skema siklus kompresi uap di sajikan pada Gambar 2.8. Siklus pada

29 14 kompresi uap pada diagram P-h terjadi pada Gambar 2.9 dan pada diagram T-s terjadi pada Gambar Cairan Q out Uap Saluran tekan 3 2 Saluran cairan Sisi tekanan tinggi 1 Saluran ekspansi Saluran hisap Sisi tekanan rendah 4 Uap Q in Gambar.2.8.Skema mesin pendingin dengan siklus kompresi uap. Keterangan : a. Q in : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran b. Kompresor c. Q out : kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran d. Katup ekspansi atau pipa kapiler e. Filter

30 15 P P 2 3 3a Q out 2a 2 W in P 1 4 Q in 1a 1 h 3 = h 4 h 1 h 2 h Gambar 2.9. Siklus kompresi uap pada diagram P- h. T 2 3 3a Q out 2a W in 4 1 1a Q in s Gambar 2.10.Siklus kompresi uap pada diagram T-s.

31 16 Proses kompresi uap pada diagram P-h dan pada diagram T-s yang ditunjukan pada Gambar 2.9 dan Gambar 2.10 meliputi proses: kompresi, proses kondensasi, proses iso entalpi, dan proses evaporasi. a) Proses 1-2 adalah proses kompresi. Proses ini dilakukan oleh kompresor, Refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresi refrigeran berupa uap bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar kompresor pun meningkat. b) Proses (2-2a) merupakan penurunan suhu (desuperheating). Proses ini berlangsung sebelum memasuki kondensor. Refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi keluar dari kompresor dan membuang panas ke kondensor sehingga akan berubah fase dari gas panas lanjut menjadi cair. c) Pada proses (2a-3a) merupakan proses pembuangan kalor ke lingkungan sekitar kondensor pada suhu yang tetap. Di kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan udara, kalor berpindah dari refrigeran ke udara yang ada di sekitar kondensor sehingga refrigeran mengembuan menjadi cair. Di kondensor terjadi isobar (tekanan sama) dan isothermal (suhu sama). d) Pada proses (3a-3) merupakan proses pendinginan lanjut. Terjadi pelepasan kalor yang lebih besar dari pada yang dibutuhkan pada proses kondensasi, sehingga suhu refrigeran cair yang keluar dari kondensor lebih rendah dari suhu pengembunan dan berada pada keadaan cair yang sangat dingin. e) Proses (3-4) merupakan proses penurunan tekanan berlangsung pada entalpi yang tetap. Kondisi refrigeran berubah bentuk dari fase cair menjadi fase

32 17 campuran antara cair dan gas. Akibat penurunan tekanan, suhu refrigeran juga mengalami proses penurunan. f) Proses (4-1a) merupakan proses penguapan. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari cair menjadi gas. Kalor yang dipergunakan untuk merubah fase diambil dari lingkungan sekitar evaporator. Proses berjalan pada tekanan yang tetap dan suhu yang sama. Suhu evaporator lebih rendah dari suhu lingkungan di sekitar evaporator. g) Proses (1a-1) merupakan proses pemanasan lanjut. Pada proses ini temperatur refrigeran mengalami panas yang berlebih (super heat). Walaupun temperatur uap refrigeran naik, tetapi tekanan tidak berubah. Sebenarnya ada perubahan sedikit, namun perubahan ini diabaikan pada sistem refrigerasi. Demikian proses siklus kompresi terjadi berulang- ulang. 2.5 Perhitungan Untuk Karakteristik Showcase. Dengan melihat siklus kompresi uap pada diagram P-h yang tersaji pada Gambar 2.9, maka dapat dihitung besarnya : (a) kerja kompresor persatuan massa refrigeran (b) kalor yang dilepas persatuan massa refrigeran (c) kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran (d) COP mesin pendingin (e) COP ideal mesin pendingin (f) efisiensi mesin pendingin. a. Kerja kompresor persatuan massa. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran yang diperlukan agar mesin pendingin dapat bekerja dapat dihitung dengan persamaan : W in = h 2 -h 1...(2.1) Pada Persamaan (2.1) :

33 18 W in : kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa, (kj/kg) h 2 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kompresor, (kj/kg) h 1 : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kompresor, (kj/kg) b. Kalor yang dilepas oleh kondenser persatuan massa. Besar kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan persamaan : Q out = h 3 -h 2...(2.2) Pada Persamaan (2.2) : Q out h 2 : kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran : nilai enthalpi refrigeran masuk ke kondenser, (kj/kg) h 3 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari kondenser, (kj/kg) c. Kalor yang diserap evaporator persatuan massa. Besar kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan persamaan : Q in = h 1 -h 4 = h 1 -h 3...(2.3) Pada Persamaan (2.3) : Q in h 1 : kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran : nilai enthalpi refrigeran keluar evaporator dari, (kj/kg) h 4 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari katup ekspansi, (kj/kg)

34 19 d. COP mesin pendingin. COP aktual (Coefficient Of Performance) mesin pendingin adalah perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP aktual mesin pendingin dapat dihitung dengan persamaan : COP aktual = ( ) ( )...(2.4) Pada Persamaan (2.4) : h 1 : nilai enthalpi refrigeran keluar evaporator dari, (kj/kg) h 4 : nilai enthalpi refrigeran keluar dari katup ekspansi, (kj/kg) e. COP ideal mesin pendingin COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin yang dapat dihitung dengan persamaan : COP ideal...(2.5) Pada Persamaan (2.5) : COP ideal : koefisien prestasi maksimum showcase T e T c : suhu evaporator, K : suhu kondensor, K f. Efisiensi mesin pendingin Efisiensi mesin pendingin (η). Efisiensi mesin pendingin dapat dihitung dengan persamaan : η =...(2.6)

35 Tinjauan Pustaka Komang Metty Trisna Negara, dkk (2010) melakukan penelitian analisa performansi sistem pendingin ruangan dan efisiensi energi listrik pada sistem water chiller dengan penerapan metode cooled. Penelitian ini dengan bertujuan untuk menghemat penggunaan energi listrik, sebagai akibat penggunaanac (Air Conditioning) yang semakin meningkat dengan dilakukan modifikasi pada sistem AC tersebut dengan mengganti fungsi evaporator menjadi box cooled energi storage (CES). Penelitian ini dilakukan dengan melakukan pengambilan data di lapangan dan pengolahan data secara matematis. Hasil dari penelitian ini adalah performansi sistem pendingin dengan penggunaan full sistem lebih rendah daripada performansi sistem pendingin pada penggunaan half sistem. Dendi Dwinanda, (2003) melakukan penelitian analisis pengaruh bentuk lekukan pipa kapiler pada refrigerator. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh bentuk lekukan pipa kapiler pada refrigerator. Penelitian ini menggunakan metode studi pustaka dan studi lapangan. Penelitian ini juga menyajikan daftar alat serta bahan yang dipergunakan untuk membuat refrigerator. Hasil dari percobaan ketiga pipa kapiler tersebut, yang menghasilkan suhu dingin terendah dan COP terbesar adalah yang diberi lekukan spiral. Dadang Edy Kurniawan, dkk (2010) melakukan penelitian tentang pengaruh penambahan subcooling terhadap unjuk kerja mesin pendingin dengan refrigeran musicool (MC-22). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan subcooling setelah kondensor menggunakan refrigeran musicool

36 21 terhadap unjuk kerja instalasi AC. Hasil pengujian didapatkan bahwa semakin besar tingkat subcooling menyebabkan temperatur refrigeran masuk evaporator semakin kecil, mengakibatkan nilai dari h (perubahan entalpi) akan semakin besar pula sehingga meningkatkan nilai unjuk kerja dari instalasi AC sedangkan pada penggunaan refrigeran hidrokarbon menunjukkan penggunaan yang lebih irit dan meningkatkan unjuk kerja AC dari pada refrigeran halokarbon.

37 23 BAB III PEMBUATAN ALAT 3.1. Persiapan Komponen mesin pendingin Komponen yang digunakan didalam pembuatan showcase pada penelitian ini meliputi : kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter. a. Kompresor : Kompresor merupakan unit mesin pendingin yang berfungsi untuk mengsirkulasi refrigeran di dalam unit mesin pendingin tersebut. Gambar 3.1 Kompresor jenis Hermatik Jenis kompresor Seri kompressor Voltase Daya kompresor : Hermetic Refrigeration : Model Samsung SD152Q-L1U2 : 220 V : 0,5 HP

38 24 b. Kondensor : Kondensor adalah alat untuk membuat kondensasi bahan pendingin gas dari kompresor dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi atau alat penukar kalor (Heat Exchanger) untuk mengkondisi uap menjadi zat cair. Gambar 3.2 Kondensor U Panjang pipa Diameter pipa Bahan pipa Bahan sirip Diameter sirip Jarak antar sirip Jumlah sirip Jumlah U : 12 m : 5 mm : Baja : Baja : 2 mm : 4,5 mm : 110 buah : 10 U

39 25 c. Pipa kapiler Yaitu alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan, dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Menurunnya tekanan ini terjadi karena diameter pipa kapiler ini kecil. Gambar 3.3 Pipa kapiler Panjang pipa kapiler Diameter pipa kapiler Bahan pipa kapiler : 250 cm : 0,028 inchi : Tembaga d. Evaporator Berasal dari kata evaporasi (penguapan). Alat ini digunakan untuk menguapkan freon, untuk merubah fase dari cair menjadi gas. Untuk mengubah fase dari cair menjadi gas ini diperlukan kalor yang diambil dari lingkungan evaporator tersebut.

40 26 Gambar 3.4 Evaporator e. Filter Adalah alat yang digunakan untuk menyaring kotoran misalnya apabila terjadi korosi, serbuk-serbuk sisa pemotongan, atau uap air, agar tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler. Penggunaan filter dengan 1 pipa untuk kondensor, dan 2 pipa untuk pipa kapiler yang berfungsi pada saat proses pemvakuman dan pembuangan freon. Ukuran filter yaitu berdiameter 19 mm, dengan panjang 88 mm. Gambar 3.5 Filter (saringan)

41 27 f. Freon / Refrigeran Adalah sejenis gas yang digunakan sebagai pendingin. Penggunaan freon dengan jenis R-134 a. Gambar 3.6 Freon / Refrigeran 3.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin Peralatan pendukung adalah peralatan yang digunakan untuk mempermudah pengerjaan didalam pengerjaan pembuatan freezer. a. Tube cutter : Sebagai alat pemotong pipa tembaga. Agar hasil potongan pada pipa lebih baik serta dapat mempermudah pengelasan pada proses selanjutnya.

42 28 Gambar 3.7 Tube cutter b. Pelebar pipa (Tube expander) : Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan pada ujung pipa tembaga agar dapat disambungkan. Gambar 3.8 Pelebar pipa

43 29 c. Manifold Gauge : Digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran atau freon dalam sistem pendinginan baik dalam saat pengisian maupun pada saat beroprasi. Yang terlihat dalam manifold gauge adalah tekanan evaporator atau tekanan isap kompresor, dan tekanan kondensor atau tekanan keluaran kompresor. Gambar 3.9 Manifold gauge d. Alat las tembaga : Menambal, dan menyambung atau melepaskan sambungan pipa tembaga pada sistem pendinginan Showcase. Gambar 3.10 Alat las tembaga

44 30 e. Bahan las Bahan las atau bahan tambah yang digunakan dalam penyambungan pipa kapiler menggunakan bahan tambah perak kuningan dan borak. Untuk bahan tambah borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan besi. Penggunaan bahan tambah dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat dan kuningan / perak sebagai bahan tambah. Gambar 3.11 Bahan las f. Metil Cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler. Penggunaan sebanyak satu tutup botol metil. Gambar 3.12 Metil

45 31 g. Thermostat Adalah alat yang digunakan untuk mengatur suhu evaporator pada suhu 11-1,5 C. Jika suhu yang diinginkan telah tercapai, maka kompresor akan mati. Gambar 3.13 Thermostat h. Pompa vakum : Pompa vakum digunakan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem pendinginan sehingga dapat menghilangkan gas- gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air. Hal ini dilakukan agar tidak menggangu refrigerasi. Karena uap air yang berlebihan pada system pendinginan akan memperpendek umur operasi filter dan bagian penyaringan. Gambar 3.14 Pompa vakum

46 Pembuatan Mesin Pendingin Showcase Pembuatan Showcase Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan showcase yaitu : 1. Membuat kerangka dan pasang sterofoam pada kerangka tersebut sebagai dinding dari showcase. Gambar Kerangka Showcase 2. Persiapkan kompresor dengan spesifikasi tenaga 0,5 HP, pasang dengan baut pada kerangka. Gambar Pemasangan kompresor pada kerangka

47 33 3. Terapkan kondensor pada bagian dinding belakang showcase. 4. Pasang evaporator di dalam showcase. Gambar 3.17 Pemasangan kondensor Gambar 3.18 Pemasangan Evaporator 5. Kemudian las pipa tekan kompresor dengan kondensor. Gambar 3.19 Pengelasan antara kompresor dengan kondensor

48 34 6. Pasang thermostat pada kerangka showcase, dan juga kabel yang terhubung antara thermostat dengan kompresor. 7. Las lubang masuk filter dengan kondensor Gambar 3.20 Pengelasan filter 8. Kemudian las pipa kapiler dengan evaporator. 9. Sambungkan pipa penghubung antara pipa hisap (2) kompresor dengan evaporator dan kita las. 10. Setelah itu, las pentil dengan pipa hisap (1) kompresor 11. Terapkan juga potongan pipa kapiler dengan panjang kira-kira 10cm pada lubang out filter yang sudah dilas dengan kondensor. Gambar 3.21 Pengelasan potongan pipa kapiler 12. Dan yang terakhir, pasang blower pada dinding atau sekat di depan evaporator

49 Proses Pemvakuman Agar showcase dapat digunakan, perlu dilakukan dan dibutuhkan beberapa proses, yaitu proses pemetilan dan pemvakuman. Langkah-langkah tersebut yaitu: a. Pengisian Metil Pemberian metil pada pipa kapiler yang telah dipasang / dilas pada evaporator, dengan cara yaitu : 1. Hidupkan kompresor dan tutup pentil tersebut. 2. Kemudian tuang metil kira-kira 1 tutup botol metil. 3. Berikan 1 tutup botol metil tersebut pada ujung pipa kapiler, yang kemudian akan dihisap oleh pipa kapiler tersebut untuk membersihkan atau memastikan bahwa tidak ada kotoran yang tersumbat di dalam pipa kapiler. 4. Matikan kompresor dan las ujung pipa kapiler pada lubang out filter. b. Pemvakuman Merupakan proses untuk menghilangkan udara yang terjebak dalam rangkaian, dengan cara : 1. Persiapkan manifold terlebih dahulu, dengan 1 selang yang berwarna biru ( low pressure), yang dipasang pada pentil yang sudah dipasang dopnya, dan 1 selang berwarna merah (high pressure), yang dipasang pada tabung freon. 2. Pada saat pemvakuman, kran manifold terbuka, dan kran tabung freon tertutup. 3. Kemudian nyalakan kompresor, dan secara otomatis udara yang terjebak dalam rangkaian akan keluar lewat potongan pipa kapiler pada yang telah dilas dengan lubang out filter.

50 36 4. Pastikan bahwa udara yang terjebak telah habis dengan cara menggunakan korek api yang telah dinyalakan dan ditaruh di depan ujung potongan pipa kapiler. 5. Selain itu juga, pada jarum pressure gauge akan menunjukan angka yang negatif (secara maksimal). 6. Setelah itu las ujung potongan pipa kapiler tersebut Proses Pengisian Freon R134a Untuk melakukan cara pengisian freon pada mesin showcase sesuai prosedur adalah sebagai berikut dan alat-alat yang diperlukan adalah: 1. Freon untuk Refrigerator R134a 2. Tang Ampere 3. Mesin Vakum (Pompa Pemvakuman) 4. Manifold gauge 5. Mesin Las Tabung Hi-Cook 6. Pentil (untuk mengisi Freon)

51 37 Cara Pengisian Freon: Gambar 3.22 Pengisian Freon 1. Pasang selang manifold berwarna biru pada pentil pengisian freon dan selang warna kuning pada tabung freon R134a. 2. Dalam pengisian Freon kompresor harus dalam keadaan hidup dan tekanan harus di bawah 0 s/d -30psi yang sebelumnya telah divakum terlebih dahulu. 3. Setelah selang semua terpasang selain selang warna merah, buka keran pada tabung freon hingga penuh. 4. Kemudian pasang tang ampere pada salah satu kabel yang menuju overload kompresor dan biasanya angka menunjukan dibawah arus yang terdapat pada body kompresor, misalnya pada 0,70A sebelum di isi freon sekitar 0,4A. 5. Buka keran manifold warna biru secara perlahan-lahan jangan sampai melebihi 10psi.

52 38 6. Setelah angka sudah menunjukkan 10psi dan pada tang ampere sudah menunjukan angka yang sesuai pada Spesifikasi pada mesin pendingin showcase tersebut misal 0,7A berarti freon telah selesai di isi dan tutup keran pada manifold. 7. Setelah freon telah terisi ke dalam kompresor matikan mesin showcase guna mengetahui lancar tidaknya sirkulasi freon berjalan, 8. Kemudian tutup, lepaskan selang manifold dan tutup kan penutup pentil agar freon tidak terbuang.

53 39 BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1. Obyek Yang Diteliti Obyek yang diteliti adalah mesin showcase. Gambar 4.1 memperlihatkan mesin showcase yang dijadikan obyek penelitian. Evaporator Kondensor Blower Thermostat Kompresor Pipakapiler Gambar 4.1 Showcase

54 Skematik Alat Penelitian Skematik mesin showcase yang diteliti tersaji pada Gambar 4.2 filter 3 Kondensor P 2 2 T 3 Pipa kapiler P 1 1 Kompresor Evaporator T 1 Gambar 4.2 Skematik showcase Keterangan alat pada Gambar 4.2. a. Termometer digital (T 1 ) Termometer digital ini berfungsi mengukur suhu refrigeran masuk kompresor b. Termometer digital (T 3 ) Termometer digital ini berfungsi mengukur suhu refrigeran keluar kondensor c. Manifold gauge (P 1 ) Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran masuk kompresor d. Manifold gauge (P 2 )

55 41 Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran keluar kompresor 4.3. Alat Bantu Penelitian a. Termokopel dan Penampil Suhu Digital Termokopel berfungsi untuk mengukur perubahan suhu atau temperatur pada saat pengujian. Suhu yang diukur yaitu: suhu refrigeran masuk kompresor (T 1 ), suhu refrigeran keluar kondensor (T 3 ). (a) (b) Gambar 4.3. (a). Termokopel dan (b). Penampil suhu digital b. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan untuk pengujian. Gambar 4.4 Stopwatch

56 42 c. Pemanas air Pemanas air digunakan untuk memanaskan air hingga suhu 100 C pada tekanan 1atm. Air yang telah dididihkan tersebut, digunakan untuk membantu proses kalibrasi termokopel. Kalibrasi bertujuan agar hasil pengujian dapat sesuai Alur Penelitian Diagram alur berikut merupakan tahap pembuatan mesin pendingin dan penelitiannya : Mulai Perancangan Mesin Pendingin Persiapan Komponen-Komponen Mesin Pendingin Penyambungan Komponen-Komponen Mesin Pendingin Pemvakuman Mesin Pendingin Pengisian Refrigeran R134a Uji Coba Tidak Baik Baik Pengambilan Data T 1,T 3,P 1,P 2 Pengolahan Data W in, Q in, Q out, COP ideal, COP aktual, Efisiensi ( ) Pembahasan, Kesimpulan dan Saran. Selesai

57 43 Gambar 4.5 Diagram Alur Pembuatan dan Penelitian mesin pendingin Cara Mendapatkan Data berikut : Cara yang dilakukan untuk mendapatkan data yaitu melalui proses sebagai a. Pastikan bahwa termokopel yang digunakan sudah dikalibrasi. b. Buka kran pada pipa kapiler yang akan diuji, agar refrigerant dapat mengalir dalam system mesin pendingin. c. Pasang kabel termokopel pada evaporator, kondensor, pipa masuk kompresor, pipa keluar kondensor. d. Kemudian nyalakan mesin showcase setelah langkah a, b, dan c dilakukan. e. Pencatatan dalam pengambilan data yaitu : T 1 : Suhu refrigeran saat masuk kompresor, C T 3 : Suhu refrigeran saat keluar kondensor, C P 1 : Tekanan refrigeran masuk kompresor, Psig P 2 : Tekanan refrigeran keluar kompresor, Psig Proses pengambilan data diukur setiap 20 menit dengan waktu selama 4 jam.pada Tabel 4.1 menyajikan tabel yang dipergunakan untuk pengisian data. Waktu (Menit) Tabel 4.1 Tabel pengambilan data P 1 (Psig) P 2 (Psig) T 1 ( C) T 3 ( C)

58 Waktu (Menit) P 1 (Psig) P 2 (Psig) T 1 ( C) T 3 ( C) 4.6. Cara Mengolah Data Dan Pembahasan Cara yang digunakan untuk mengolah data serta pembahasan a. Data yang diperoleh dari penelitian dimasukan dalam tabel (T 1,T 3,P 1,P 2 ) dan kemudian menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h. b. Dari gambar siklus kompresi uap pada diagram P-h dapat diperoleh entalpi (h 1, h 2, h 3, h 4 ),suhu kondensor dan suhu evaporator. c. Setelah entalpi diketahui, entalpi digunakan untuk mengetahui karakteristik dari showcase dengan cara menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor, kalor yang diserap evaporator, kerja yang dilakukan kompresor, COP, dan efisiensi dari showcase tersebut. d. Untuk memudahkan pembahasan, hasil-hasil perhitungan untuk karakteristik mesin showcase, digambarkan dalam grafik. Pembahasan dilakukan terhadap grafik yang dihasilkan, dengan mengacu juga pada tujuan penelitian dan memperhatikan hasil-hasil penelitian sebelumnya.

59 Gambar 4.6 Penggunaan diagram P-h 4.7. Cara Mendapatkan Kesimpulan Dari pembahasan yang sudah dilakukan akan diperoleh suatu kesimpulan. Kesimpulan merupakan intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat menjawab tujuan penelitian.

60 46 BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN 5.1. Hasil Penelitian Dari penelitian yang telah dilakukan terhadap mesin showcase, diperoleh hasil nilai keluar tekanan refrigeran kompresor, suhu refrigeran masuk kompresor, tekanan refrigeran masuk kondensor dan suhu refrigeran keluar kondensor. Tabel 5.1 menyajikan nilai tekanan refrigeran masuk kompresor dan refrigeran keluar kondensor (P 1,P 2 ), suhu refrigeran masuk kompresor dan suhu refrigeran keluar kondensor (T 1,T 3 ). Tabel 5.1 Nilai tekanan, suhu refrigeran masuk kompresor dan keluar kondensor Waktu (t) Tekanan (Bar) Suhu ( C) NO (Menit) P 1 P 2 T 1 T , ,7 31, ,6 9,8 34,1 32, ,6 9,8 35,3 33, ,6 10,2 36,1 33, ,6 10,3 37,0 34, ,6 10,4 36,1 33, ,6 10,3 36,8 33, ,6 10,3 37,5 33, ,6 10,3 38,7 34, ,6 10,4 37,9 34, ,6 10,5 39,3 34, ,6 10,5 39,5 34,2

61 47 Keterangan: P 1 = Tekanan refrigeran masuk kompresor (Bar) P 2 = Tekanan refrigeran keluar kompresor (Bar) T 1 = Suhu refrigeran masuk kompresor ( C) T 3 = Suhu refrigeran keluar kondensor ( C) Tekanan yang dicantumkan dalam Tabel 5.1 adalah tekanan absolut. Nilai entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor pada tiap titik pengambilan data disajikan pada Tabel 5.2. Nilai entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor yang disajikan mulai dari menit ke 20 sampai menit ke 240. Tabel 5.2 Nilai Entalpi, suhu evaporator dan suhu kondensor NO Waktu (t) Menit Entalpi (kj/kg) Suhu ( C) h 1 h 2 h 3 h 4 T e T c

62 Perhitungan a. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator. Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3) yaitu Q in = h 1 h 4 (kj/kg). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai Q in diambil pada menit ke 200. Q in = h 1 h 4 (kj/kg) = ( ) kj/kg = 190 kj/kg Hasil keseluruh perhitungan, disajikan pada Tabel 5.3. Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator NO Waktu (t) Menit Entalpi (kj/kg) h 1 h 4 Q in (kj/kg)

63 Q in (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 49 Dari Tabel 5.3 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar t, menit Gambar 5.1 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran kalor yang diserap evaporator b. Perhitungan energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor. Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2) yaitu Q out = h 2 h 3 (kj/kg). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai Q out diambil pada menit ke 200. Q out = h 2 h 3 (kj/kg) = ( ) kj/kg = 240 kj/kg Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.4.

64 Q out (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50 Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor. NO Waktu (t) Menit Entalpi (kj/kg) h 2 h 3 Q out (kj/kg) Dari Tabel 5.4 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar t, menit Gambar 5.2 Jumlah energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor

65 51 c. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (W in ) Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (W in ) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan ( 2.1 ) yaitu W in = h 2 h 1 (kj/kg). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai W in diambil pada menit ke 200. W in = h 2 h 1 (kj/kg) = ( ) kj/kg = 50 kj/kg Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.5. Tabel 5.5 Hasil perhitungan kerja kompresor persatuan massa refrigeran. NO Waktu (t) Menit Entalpi (kj/kg) h 2 h 1 Win

66 W in (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 52 Dari Tabel 5.5 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar t, menit Gambar 5.3 Kerja persatuan massa refrigeran yang dilakukan kompresor d. Koefisien prestasi aktual (COP aktual ) Koefisien prestasi aktual (COP aktual ) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan ( 2.4 ) yaitu COP aktual = Q in /W in = (h 1 -h 4 )/(h 2 -h 1 ). Sebagai contoh perhitungan untuk mencari nilai COP aktual diambil pada menit ke 200. COP aktual = Q in /W in = (h 1 -h 4 )/(h 2 -h 1 ) COP aktual = (190/50) = ( )/( ) kj/kg = 3,8 Hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Tabel 5.6.

67 53 Tabel 5.6 Hasil perhitungan Koefisien prestasi aktual (COP aktual ) NO Waktu (t) Q in W in Menit (kj/kg) (kj/kg) COP aktual , , , , , , , , , , , ,7 Dari Tabel 5.6 Koefisien prestasi aktual (COP aktual ) dapat disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 5.4. COP aktual t, menit Gambar 5.4 Koefisien prestasi aktual showcase.