CHEST FREEZER DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK DAN PANJANG PIPA KAPILER 150 CM SKRIPSI

Transkripsi

1 CHEST FREEZER DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK DAN PANJANG PIPA KAPILER 150 CM SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin Oleh : RATBAYU BANGKIT MARDIKA NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015 i

2 CHEST FREEZER 1/5 PK COMPRESSOR POWER AND LENGTH OF 150 CM CAPILLARY FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirement to obtain Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering by : RATBAYU BANGKIT MARDIKA Student Number : MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2015 ii

3 CHEST FREEZER DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/5 PK DAN PANJANG PTPA KAPILER 150 CM Disusun oleh : RATBAYU BANGKIT MARDIKA NIM: Telah disetujui oleh : Dosen Pembimbing : Ir. P.IC Purwadi, M. T ilr

4 CHEST FREEZER DENGAN DAYA KOMPRESOR U5 PK DAN PANJANG PIPA KAPILER 150 CM NAMA Dipersiapkan dan disusun oleh : :RATBAYU BANGKIT MARDIKA NIM : Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal l1 Juni 2015 Susunan Dewan Penguji Ketua Nama Lengkap : Dr. Drs ( Vet ) Asan Damanik, M.Si Tanda tangan --{h^"* Sekretaris : Doddy Purwadianto, ST, MT Penguji : Ir. PK Purwadi, M.T Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Yogyakarta, 18 Juni 2015 Fakultas Sains danteknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si.,M.Sc

5

6 ABSTRAK Mesin chest freezer sering digunakan dalam setiap kehidupan sehari-hari. Mesin chest freezer berfungsi untuk mengawetkan bahan makanan seperti daging, nauget, sayuran, ice cream, dan lain-lain. Tujuan dari penelitian ini adalah (1) Membuat mesin chest freezer dengan siklus kompresi uap standart. (2) Mengetahui karakteristik mesin chest freezer seperti COP dan efisiensi. Chest freezer bekerja dengan siklus uap kompresi uap. Komponen utamanya adalah kompresor, kondensor, pipa kapiler, dan evaporator. Panjang pipa kapiler yang dipergunakan sebesar 150 cm dengan diameter 0,028 inch. Fluida kerja yang dipergunakan adalah refrigeran R134a. Daya kompresor sebesar 1/5 PK, ukuran evaporator dan kondensor menyesuaikan dengan daya kompresor yang dipergunakan dan ada di pasaran. Bahan uji menggunakan air 250 ml. Data diambil setiap 30 menit sampai air membeku. Penelitian chest freezer menghasilkan (a) COP terendah sebesar 2,56, tertinggi sebesar 2,99, pada saat stabil sebesar 2,74 (b) Nilai efisiensi mesin chest freezer terendah sebesar 70,12%, tertinggi sebesar 77,87 %. Kata kunci : Chest freezer, COP, efisiensi, laju kalor. vi

7 ABSTRACT The chest freezer machine is often used in everyday life. Machine in chest freezers function for preserving ingredients such as meat, nauget, vegetables, ice cream, etc. The purpose of this research is to (1) Make a chest freezer with a standard steam compression cycle. (2) Knowing the characteristics of chest freezers such as COP and efficiency. Chest freezer works with a steam cycle of vapor compression. The main components are compressors, condensers, Capillary tube, and evaporators. Capillary tube length used is 150 cm with diameter 0,028 inch. The working fluid used is R134a refrigerant. Compressor power of 1/5 PK, evaporator and condenser size adjusts to the compressor power used and on the market. The test material uses 250 ml of water. Data is taken every 30 minutes until the water freezes. The chest freezer study resulted in (a) the lowest COP of 2.56, the highest of 2.99, at a stable level of 2.74 (b) The lowest chest freezer machine efficiency value was 70.12%, the highest of 77.87%. Keywords: Chest freezer, COP, efficiency, heat rate vi

8

9

10

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i TITLE PAGE... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii DAFTAR DEWAN PENGUJI... iv PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... v ABSTRAK... vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x ISTILAH PENTING... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xix DAFTAR LAMPIRAN... xx BAB I PENDAHULUAN Latar belakang Rumusan masalah Tujuan penelitian Batasan masalah Manfaat penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA... 5 x

12 2.1. Dasar teori Mesin chest freezer Komponen-komponen mesin chest freezer Refrigeran Proses perubahan fase Siklus kompresi uap Isolator Perpindahan kalor Tinjauan pustaka BAB III PEMBUATAN ALAT Pembuatan alat Diagram pembuatan alat Komponen-komponen mesin pendingin Peralatan pendukung Proses pembuatan alat Proses pengisian metil Proses pemvakuman Proses pengisian freon Proses uji coba BAB IV METODELOGI PENELITIAN Metode penelitian Objek penelitian xi

13 Alur penelitian Beban pendinginan Alat bantu penelitian Pengambilan data Cara mendapatkan data Cara mengolah data dan pembahasan Cara memperoleh kesimpulan BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian Perhitungan dan hasil perhitungan Pembahasan BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

14 SIMBOL W kompresor Q kondensor Q evaporaotr COP T e T c q h T kerja kompresor Besarnya panas dilepas di kondensor (kj/kg). Besarnya panas diserap di evaporator (kj/kg). Koefisian performa Suhu evaporator Suhu kondensor Laju perpindahan panas enthalpi Suhu xiii

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Chest freezer 5 Gambar 2.2 Chest freezer AB-396-T-X 6 Gambar 2.3 Kompresor hermetik 8 Gambar 2.4 Kompresor open type 9 Gambar 2.5 Kompresor semi hermatik 10 Gambar 2.6 Kondensor 10 Gambar 2.7 Pipa kapiler 11 Gambar 2.8 Evaporator 11 Gambar 2.9 Filter 12 Gambar 2.10 Overload motor protector 12 Gambar 2.11a Skema siklus kompresi uap 15 Gambar 2.11b Siklus kompresi uap pada diagram P-h 16 Gambar 2.11c Siklus kompresi uap pada diagram T-S 16 Gambar 2.12 Diagram tekanan-entalpi R-134a 21 Gambar 2.13 Perpindahan kalor konduksi 22 Gambar 2.14 Perpindahan kalor konveksi 23 Gambar 3.1 diagram pembuatan alat 27 Gambar 3.2a Kompresor hermetik 28 Gambar 3.2b Kompresor hermetik ( kompresor) 28 Gambar 3.3a Kondensor 29 xiv

16 Gambar 3.3b Kondensor ( kondensor) 29 Gambar 3.4a Filter 29 Gambar 3.4a Filter ( filter) 29 Gambar 3.5a Pipa kapiler 30 Gambar 3.5b Pipa kapiler ( pipa kapiler) 30 Gambar 3.6 Evaporator 30 Gambar 3.7 Tube cutter 31 Gambar 3.8 Manifold gauge 31 Gambar 3.9 Pompa vakum 32 Gambar 3.10 Bahan las tembaga 32 Gambar 3.11 Alat las 33 Gambar 4.1 Chest freezer 36 Gambar 4.2 Skematis chest freezer 37 Gambar 4.3 Alur penelitian 38 Gambar 4.4 Manifold gauge high 39 Gambar 4.5 Manifold gauge low 40 Gambar 4.6 Tang ampere 40 Gambar 4.7 APPA 41 Gambar 4.8 Termokopel 41 Gambar 4.9 Gelas ukur 42 xv

17 Gambar 4.10 Posisi termokopel 43 Gambar 4.11 Posisi manifold gauge 43 Gambar 5.1 Nilai kerja kompresor penelitian 1 62 Gambar 5.2 Nilai kerja kompresor penelitian 2 62 Gambar 5.3 Nilai kerja kompresor penelitian 3 63 Gambar 5.4 Nilai kerja kompresor penelitian 4 63 Gambar 5.5 Nilai kerja kompresor penelitian 5 64 Gambar 5.6 Nilai rata rata kerja kompresor 64 Gambar 5.7 Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran penelitian 1 65 Gambar 5.8 Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran penelitian 2 65 Gambar 5.9 Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran penelitian 3 66 Gambar 5.10 Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran penelitian 4 66 Gambar 5.11 Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran penelitian 5 67 Gambar 5.12 Energi rata rata kalor yang dilepaskan kondenso persatuan massa refrigeran 67 Gambar 5.13 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian 1 68 Gambar 5.14 Energi kalor yang diserap evaporator xvi

18 persatuan massa refrigeran penelitian 2 68 Gambar 5.15 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian 3 69 Gambar 5.16 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian 4 69 Gambar 5.17 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian 5 70 Gambar 5.18 Energi rata rata kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran 70 Gambar 5.19 Nilai COP aktual penelitian 1 71 Gambar 5.20 Nilai COP aktual penelitian 2 71 Gambar 5.21 Nilai COP aktual penelitian 3 72 Gambar 5.22 Nilai COP aktual penelitian 4 72 Gambar 5.23 Nilai COP aktual penelitian 5 73 Gambar 5.24 Nilai rata rata COP aktual 73 Gambar 5.25 Nilai COP ideal penelitian 1 74 Gambar 5.26 Nilai COP ideal penelitian 2 74 Gambar 5.27 Nilai COP ideal penelitian 3 75 Gambar 5.28 Nilai COP ideal penelitian 4 75 Gambar 5.29 Nilai COP ideal penelitian 5 76 Gambar 5.30 Nilai rata rata COP ideal 76 Gambar 5.31 Nilai efisiensi penelitian 1 77 Gambar 5.32 Nilai efisiensi penelitian 2 77 xvii

19 Gambar 5.33 Nilai efisiensi penelitian 3 78 Gambar 5.34 Nilai efisiensi penelitian 4 78 Gambar 5.35 Nilai efisiensi penelitian 5 79 Gambar 5.36 Nilai rata rata efisiensi 79 Gambar 5.37 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 1 80 Gambar 5.38 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 2 81 Gambar 5.39 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 3 81 Gambar 5.40 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 4 82 Gambar 5.41 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 5 82 Gambar 5.42 Nilai rata rata laju aliran massa refrigeran 83 xviii

20 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Tabel untuk mencatat hasil penelitian Tabel 5.1 Data penelitian Tabel 5.2 Nilai entalpi Tabel 5.3a Kerja kompresor Tabel 5.3b Nilai rata rata kerja kompresor Tabel 5.4a Energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran Tabel 5.4b Nilai rata rata energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran Tabel 5.5a Energi kalor yang diserap evaporantor persatuan massa refrigeran Tabel 5.5b Nilai rata rata energi kalor yang diserap evaporantor persatuan massa refrigeran Tabel 5.6a COP aktual Tabel 5.6b Nilai rata rata COP aktual Tabel 5.7a COP ideal Tabel 5.7b Nilai rata rata COP ideal Tabel 5.8a Efisiensi Tabel 5.8b Nilai rata rata efisiensi Tabel 5.9a Laju aliran massa refrigeran Tabel 5.9b Nilai rata rata laju aliran massa refrigeran xix

21 DAFTAR LAMPIRAN Keterangan hal Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 30 menit 88 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 60 menit 89 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 90 menit 90 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 120 menit 91 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 150 menit 92 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 30 menit 93 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 60 menit 94 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 90 menit 95 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 120 menit 96 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 150 menit 97 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 30 menit 98 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 60 menit 99 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 90 menit 100 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 120 menit 101 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 150 menit 102 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 30 menit 103 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 60 menit 104 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 90 menit 105 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 120 menit 106 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 150 menit 107 xx

22 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 30 menit 108 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 60 menit 109 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 90 menit 110 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 120 menit 111 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 150 menit 112 xxi

23 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Di negara Indonesia yang beriklim tropis, mesin pendingin sering digunakan dalam kebutuhan sehari-hari. Hampir di setiap tempat, banyak ditemui mesin pendingin, seperti dalam rumah tangga, ditempat hiburan, di warung, di supermarket, di rumah sakit, alat transportasi, dan lain sebagainya. Beberapa jenis mesin pendingin dibedakan atas fungsinya, antara lain yang berfungsi untuk mendinginkan, berfungsi untuk membekukan air dan berfungsi untuk mengkondisikan udara. Contoh mesin pendingin yang berfungsi mendinginkan dan membekukan air adalah : freezer, kulkas, ice maker, showchase, chest freezer dan lain-lain. Mesin pendingin yang berfungsi untuk mengkondisikan udara adalah AC, water chiller dan lain sebagainya. Hampir sebagian besar mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan, membekukan maupun mengkondisikan udara menggunakan siklus kompresi uap didalam bekerjanya. Chest freezer digunakan untuk mendinginkan daging, nauget, sayuran, ice cream, dan lain-lain. Kegunaan chest freezer tersebut bertujuan untuk membuat bahan makanan yang telah dimasukan dalam chest freezer menjadi awet atau tahan terhadap kebusukan. Selain itu chest freezer dapat juga sebagai media penyimpanan alat medis yang membutuhkan pembekuan. Mesin pengkondisian udara seperti AC banyak digunakan banyak orang untuk mendinginkan udara dalam ruangan, dengan demikian akan diperoleh kondisi udara ruangan yang nyaman. Kondisi udara yang nyaman meliputi 1

24 2 beberapa aspek antara lain : kelembaban udara, suhu, distribusi udara dan kebersihan udara. Mesin pendingin juga bisa dimanfaatkan untuk membuat lantai es yang dapat dipergunakan untuk kegiatan olahraga seperti olahraga ice skatting. Hasil pembekuan air oleh mesin pendingin digunakan untuk lantai olahraga ice skatting. Dengan demikian olahraga tersebut dapat dilakukan kapan saja dan dimana saja tidak harus berada di tempat yang beriklim dingin dan bersalju. Mengingat mesin pendingin sangat dibutuhkan masyarakat saat ini, maka penulis berkeinginan untuk mempelajari, memahami, dan mengenal mesin pendingin kekhususannya tentang koefisien unjuk kerja mesin pendingin jenis chest freezer dan efisiensinya Rumusan masalah Informasi tentang COP dan efisiensi pada mesin chest freezer yang ada di pasaran tidak pernah tercantum pada name plate. Padahal informasi tersebut sangatlah penting bagi pengguna untuk menentukan mesin chest freezer yang sesuai dengan kebutuhannya. Berapakah nilai COP dan efisiensi dari mesin chest freezer yang ada di pasaran? Tujuan penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : a. Membuat model mesin chest freezer dengan siklus kompresi uap standar. b. Mengetahui karakteristik mesin chest freezer yang terdiri dari: Mengetahui kerja kompresor persatuan massa refrigeran.

25 3 Menghitung kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran. Menghitung kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran. Mengetahui COP actual dari mesin chest freezer. Mengetahui COP ideal dari mesin chest freezer. Mengetahui efisiensi dari mesin chest freezer. Menghitung laju aliran refrigeran dari mesin chest freezer Batasan masalah Batasan batasan yang dipakai dalam pembuatan mesin chest freezer sebagai berikut : a. Refrigeran yang dipakai dalam chest freezer adalah R134a. b. Komponen mesin pendingin pada mesin ini meliputi : kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiller, filter, dan tempat untuk membekukan air. c. Panjang pipa kapiller 150 cm dengan diameter 0,028 inch. d. Daya kompresor menggunakan 1/5 PK. e. Evaporator dan kondensor yang digunakan merupakan standar untuk daya kompresor 1/5 PK Manfaat penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : a. Bagi mahasiswa mempunyai pengalaman untuk membuat mesin pendingin dengan siklus kompresi uap.

26 4 b. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah wawasan dan pengetahuan di perpustakaan. c. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi orang yang akan membuat chest freezer.

27 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Dasar Teori Mesin chest freezer Chest Freezer merupakan alat listrik rumah tangga yang dalam sistem kerjanya menggunakan siklus kompresi uap. Mesin chest freezer bekerja pada suhu -26ºC sampai -40ºC. Siklus kompresi uap meliputi beberapa proses : proses kompresi, proses pengembunan, proses penurunan tekanan dan proses penguapan. Proses penguapan yang berlangsung pada evaporator memerlukan kalor yang diambil dari lingkungan. Dalam siklus kompresi tersebut memerlukan fluida kerja yang di kenal dengan sebutan refrigeran. Gambar 2.1 Chest freezer 5

28 6 Lingkungan di sekitar evaporator akan diambil kalornya, maka lingkungan yang berada di sekitar evaporator akan menjadi lebih dingin. Kalor yang diambil nantinya akan dibuang oleh kondensor. Chest freezer menggunakan refrigeran yang bersikulasi menyerap dan melepaskan panas dan terjadi perubahan tekanan rendah menjadi tekanan tinggi dan tekanan tinggi menjadi tekanan rendah. Sirkulasi tersebut akan terjadi berulang secara terus menerus. Contoh dari spesifikasi mesin chest freezer di pasaran adalah mesin chest freezer AB-396-T-X dengan spesifikasi Panjang : 128 cm, Lebar : 65 cm, Tinggi : 88 cm, Volume : 386 L, Watt : 190, Kapasitas Beku : 24 kg/hari, Kapasitas Simpan : 210 kg, Berat : 71 kg. Gambar 2.2 Chest freezer AB-396-T-X

29 Komponen-komponen mesin chest freezer Komponen yang terdapat pada mesin chest freezer: a. Kompresor b. Kondensor c. Pipa kapiler d. Evaporator e. Filter f. Overload protector a. Kompresor Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran dari tekanan kerja evaporator ke tekanan kondensor. Berdasarkan kontruksinya, ada 3 jenis kompresor yang dapat digunakan untuk sistem refrigeran kompresi uap antara lain : 1. Kompresor hermetik Kompresor jenis ini motor penggerak (motor listrik) kompresornya berada dalam satu tempat atau rumah yang tertutup, bersama dengan kompresornya. Motor penggerak langsung memutarkan poros kompresor, sehingga jumlah putaran kompresor sama dengan jumlah putaran motornya.

30 8 Keuntungan kompresor hermetik adalah : Gambar 2.3 Kompresor hermetik Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran refrigeran. Bentuknya kecil dan harganya relatif lebih murah. Tidak memakai tenaga penggerak dari luar, suaranya tenang dan getarannya kecil. Kerugian kompresor hermetik adalah : Bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum rumah kompresor dipotong. Minyak pelumas di dalam kompresor hermetik susah diperiksa. 2. Kompresor open type Kompresor jenis ini memiliki kompresor yang terpisah dengan tenaga penggeraknya. Masing-masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Motor listrik merupakan tenaga penggerak pada kompresor ini. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol keluar, pada ujung poros tersebut terpasang puli dari luar.

31 9 Keuntungan kompresor open type adalah : Jika pada motornya rusak, dapat diperbaiki motornya saja tanpa mengganggu kompresor dan bahan refrigeran pada sistem. Dengan mengubah diameter puli pada motor atau kompresornya, sudah dapat mengubah dan mengatur jumlah putaran kompresor. Minyak pelumas di dalam kompresor mudah diperiksa melalui kaca pemeriksa. Pada daerah yang tidak ada listrik, kompresor open type dapat dijalankan dengan tenaga penggerak diesel atau motor bensin. Kerkurangan kompresor open type adalah : Bentuknya lebih besar, lebih berat dan harganya relatif mahal. Sil dari kompresor pada poros engkol sering rusak, sehingga minyak pelumas dan bahan refrigeran akan sering bocor. Gambar 2.4 Kompresor open type 3. Kompresor semi hermetik Kompresor semi hermetik memiliki bagian kompresor dan bagian motor listrik yang berdiri sendiri dalam keadaan terpisah. Kompresor jenis ini tidak seperti kompresor open type. Untuk menggerakkan kompresor poros motor listrik

32 10 dihubungkan dengan poros kompresornya langsung. Keuntungan kompresor ini mudah dalam perbaikan, karena jika kompresor atau motornya rusak maka salah satunya bisa untuk diganti. Gambar 2.5 Kompresor semi hermatik b. Kondensor Kondensor berfungsi sebagai alat penukar kalor untuk mengubah wujud refrigeran pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Refrigeran dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya akan keluar ke udara melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor. Sebagai akibat dari kehilangan panas tersebut, bahan pendingin gas yang mula-mula mempunyai fase gas panas lanjut didinginkan menjadi gas jenuh, kemudian mengembun dan berubah menjadi cair. Gambar 2.6 Kondensor c. Pipa kapiler Pipa kapiler digunakan untuk menurunkan tekanan refrigeran. Pipa kapiler pada mesin chest freezer mempunyai diameter 0,028 inci. Pipa kapiler memiliki

33 11 tekanan gesek yang cukup tinggi sehingga dapat menurunkan tekanan tinggi ke tekanan rendah. Gambar 2.7 Pipa kapiler d. Evaporator Evaporator berfungsi untuk merubah fase refrigeran dari fase cair menjadi fase uap. Pada saat perubahan fase tersebut, evaporator menyerap kalor dari lingkungan sekitarnya sehingga terjadi penguapan refrigeran. Evaporator jenis plat mempunyai luas permukaan yang besar, plat yang tidak rata karena ada saliran refrigeran pada plat. Alumunium merupakan bahan untuk pembuatan plat evaporator karena jenis logam yang tidak mudah berkarat. Refrigeran yang mengalir melalui pipa kecil yang terdapat pada plat tersebut berfungsi untuk mendinginkan plat dan benda-benda yang berada di dalam ruangan evaporator tersebut. Gambar 2.8 Evaporator

34 12 e. Filter Filter berfungsi untuk menyaring kotoran yang mungkin terbawa oleh refrigeran setelah melakukan sirkulasi agar tidak masuk kedalam pipa kapiler. Jika ada kotoran masuk kedalam pipa kapiler maka akan terjadi kebuntuan. Sirkulasi refrigeran terganggu yang mengakibatkan kinerja mesin tidak maksimal. Gambar 2.9 Filter f. Overload motor protector Merupakan komponen pengaman yang letaknya menyatu dengan terminal kompresor. Cara kerjanya seperti saklar pada umumnya yang dapat menyambung dan memutus arus listrik. Alat ini melindungi komponen kelistrikan dari kerusakan arus yang dihasilkan kompresor melebihi arus acuan normal. Gambar 2.10 Overload motor protector

35 Refrigeran Refrigeran merupakan bahan pendingin atau fluida kerja yang digunakan untuk menyerap panas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi). Refrigeran sebagai media pemindah panas dalam sistem pendinginan. Refrigeran akan mengalami proses perubahan dari cari ke bentuk gas dan akan kembali lagi ke bentuk cair setelah mengalami beberapa proses di dalam siklus kompresi uap. Ada beberapa jenis refrigeran seperti : R134a / HFC (Hydro Fluoro Carbon), HCFC (Hydro Cloro Fluoro Carbon), CFC (Cloro Fluoro Carbon). a. R 134a / HFC (Hydro Fluoro Carbon) terdiri dari hidrogen, fluorin dan karbon. Biasanya digunakan untuk menggantikan Freon yang tidak menggunakan atom chlor (Cl) yang dapat merusak lapisan ozon. Dilihat dari pemakaian refrigeran secara umum adalah HFC (Hydro Fluoro Cabon) memiliki beberapa sifat positif yang dimilikinya antara lain : tidak beracun, berwarna dan berbau, tidak mudah terbakar, mempunyai dampak terkecil terhadap perusakan lapisan ozon, memiliki kestabilan yang tinggi, mudah diperoleh. b. HCFC (Hydro Cloro Fluoro Carbon) refrigeran yang dapat merusak lingkungan karena mengandung klorin. HCFC terdiri dari hidrogen, klorin, fluorin dan karbon c. CFC (Cloro Fluoro Carbon) refrigeran yang paling berbahaya tehadap lapisan ozon karena jumlah kaporit yang tinggi. CFC terdiri dari klorin, fluorin dan karbon.

36 14 Syarat refrigeran yang baik secara umum memenuhi sifat sifat sebagai berikut : 1. Tidak beracun, berbau dan berwarna. 2. Bukan termasuk bahan yang mudah terbakar. 3. Tidak dapat menyebabkan korosi pada material. 4. Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor. 5. Memiliki struktur kimia yang stabil. 6. Memiliki titik didih yang rendah. 7. Memiliki tekanan kondensasi yang rendah. 8. Memiliki tingkat penguapan yang rendah. 9. Memiliki kalor laten yang rendah. 10. Memiliki harga yang terjangkau dan mudah diperoleh Proses perubahan fase Secara umum perubahan fase dapat berlangsung karena adanya pengaruh temperatur. Perubahan fase banyak terjasi dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya saja perubahan cair ke padat, gas ke cair, padat ke gas. Namun dalam suatu sistem mesin pendingin hanya berlangsung dua perubahan fase yaitu pengembunan (gas ke cair) dan penguapan (cair ke gas). a. Proses pengembunan. Pengembunan (kondensasi) merupakan proses perubahan bentuk fase dari zat gas (uap) menjadi wujud zat cair. Kondensasi terjadi ketika uap didinginkan dan menjadi cairan. Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut kondensat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengkondensasi uap menjadi cairan disebut

37 15 kondensor. Pada mesin pendingin, proses kondensasi atau pengembunan berlangsung di kondensor. b. Proses penguapan. Proses penguapan adalah proses perubahan bentuk zat dari cair menjadi uap atau gas. Proses penguapan pada mesin chest freezer terjadi di evaporator. Pada saat refrigeran mengalir melalui pipa-pipa evaporator, refrigeran berubah fase dari cair menjadi gas. Proses penguapan memerlukan kalor. Kalor diambil dari lingkungan sekitar dimana evaporator itu ditempatkan. Pada mesin chest freezer, kalor diambil dari lingkungan sekitar evaporator yang berupa makanan sehingga makanan tersebut berubah suhunya menjadi rendah Siklus kompresi uap Siklus pendinginan terdiri dari kompresi, kondensasi, ekspansi dan evaporasi. Skema siklus kompresi uap disajikan pada Gambar 2.11a, Gambar 2.11b dan Gambar 2.11c. Q out W in Q in Gambar 2.11a Skema siklus kompresi uap

38 16 Gambar 2.11b Siklus kompresi uap pada diagram P-h Gambar 2.11c Siklus kompresi uap pada diagram T s Proses dari skema diatas sebagai berikut : a. 1-2 merupakan proses kompresi Proses kompresi merupakan proses untuk menaikkan tekanan refrigeran. Proses ini dilakukan oleh kompresor secara ideal berlangsung pada nilai entropi yang konstan (atau nilai s yang konstan). Suhu refrigeran mengalami kenaikan.

39 17 b. 2-3 merupakan proses penurunan suhu dan kondensasi (pengembunan) Proses penurunan suhu refrigeran terjadi dari proses 2-2a dan proses kondensasi terjadi dari proses 2a-2b. Selain proses berlangsung pada tekanan refrigeran yang tetap, pada proses ini terjadi pula perpindahan kalor dari kondensor ke udara lingkungan. Hal ini dapat terjadi karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu lingkungan atau suhu udara sekitar. Kondisi refrigeran di titik 2 adalah gas panas lanjut, sedangkan di titik 2a adalah gas jenuh dan titik 2b adalah cair jenuh. c. 3-4 merupakan proses ekspansi Proses ekspansi adalah proses penurunan tekanan media pendingin yang terjadi di dalam pipa kapiler. Proses berlangsung pada entalpi tetap. Sebagai akibat penurunan tekanan, suhu refrigeran turun dan mencapai suhu kerja evaporator. Kondisi refrigeran awal adalah cair jenuh dan pada kondisi akhir adalah campuran cair dan gas. d. 4-1 merupakan proses evaporasi (penguapan) Proses ini berlangsung di dalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan diserap oleh cairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigeran berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Dalam unjuk kerja mesin chest freezer diperlukan beberapa rumusan perhitungan antara lain : a. Kerja kompresor Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1) :

40 18 W kompresor = h 2 -h 1... (2.1) Pada Persamaan (2.1) : W kompresor :Besarnya kerja persatuan massa refrigeran yang dilakukan kompresor ( kj/kg). h 2 h 1 : Entalpi refrigeran saat keluar kompresor ( kj/kg). : Entalpi refrigeran saat masuk kompresor ( kj/kg). b. Kalor yang dilepas kondensor Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang dilepaskan kondensor dapat dihitung dengan Persamaan (2.2) : Q kondensor = h 2 - h 3... (2.2) pada Persamaan (2.2) : Q kondensor : Besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas di kondensor (kj/kg). h 2 h 3 : Entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kj/kg). : Entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kj/kg). c. Kalor yang diserap evaporator Besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat dihitung dengan Persamaan (2.3) : Q evaporator = h 1 h 4... (2.3) pada Persamaan (2.3) : Q evaporator : Besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas di evaporator

41 19 (kj/kg). h 1 h 4 : Entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kj/kg). : Entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kj/kg). b. COP aktual (Coefficient of Performance) COP aktual digunakan untuk menyatakan performa (unjuk kerja) dari siklus refrigerasi. Semakin tinggi COP aktual yang dimiliki oleh suatu mesin refrigerasi maka akan semakin baik mesin refrigerasi tersebut. COP aktual tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan antara besarnya kalor yang diserap evaporator (h 1 h 4 ) dengan kerja spesifik kompresor (h 2 h 1 ) dirumuskan seperti pada Persamaan (2.4) : COP aktual... (2.4) pada Persamaan (2.4) : h 1 h 2 h 4 : Entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kj/kg). : Entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kj/kg). : Entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kj/kg). e. COP ideal COP ideal mesin pendingin adalah COP ideal maksimum yang dapat dicapai oleh mesin pendingin yang bekerja pada temperatur kerja evaporator sebesar Te dan temperatur kerja kondenser sebesar Tc. Besarnya COP ideal dapat dihitung dengan Persamaan (2.5): COP ideal = (273,15+T e ) / (T c T e )... (2.5)

42 20 Pada Persamaan (2.5) : T e T c : Suhu evaporator ( o C). : Suhu kondenser ( o C). f. Efisiensi Efisiensi adalah perbandingan antara COP aktual dan COP ideal yang dapat dinyatakan dengan Persamaan (2.6) : Efisiensi... (2.6) g. Laju aliran massa refrigeran Perhitungan laju aliran massa refrigeran dilakukan dengan menggunakan Persamaan (2.7) : ṁ =... (2.7) pada Persamaan (2.7) : V I W in : Voltase dari kompresor (volt). : Arus yang dipergunakan kompresor (ampere). : Besarnya kerja kompresor ( kj/kg). Dengan menggunakan p-h diagram, nilai-nilai entalpi untuk setiap proses akan dapat diketahui. Dengan diketahuinya nilai entalpi tersebut maka kerja kompresor, laju aliran kalor yang diserap evaporator, laju kalor yang dilepaskan kondensor, COP dalam siklus kompresi uap standar dan laju aliran refrigeran dapat dihitung. Untuk p-h diagram jenis refrigeran 134a disajikan pada Gambar 2.12.

43 21 Gambar 2.12 Diagram tekanan-entalpi R-134a Isolator Isolator merupakan bahan yang digunakan untuk mencegah masuknya kalor dari luar menuju evaporator. Isolator yang baik harus memiliki sifat tidak mudah menghantarkan panas. Dalam mesin pendingin isolator yang sering digunakan adalah isolator yang berbahan gabus karena tahan untuk suhu dingin Perpindahan kalor Perpindahan panas adalah ilmu yang mempelajari perpindahan energi akibat adanya perbedaan temperatur diantara dua medium (benda/matrial). Sebagai contoh perbedaan temperatur pada kedua medium plat padat, atau medium padat dengan fluida. Energi yang berpindah disebut dengan istilah kalor (heat). Kalor (heat) bergerak dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Proses ini akan berlangsung secara terus menerus sampai tidak ada perubahan temperatur

44 22 diantara kedua medium tersebut. Perpindahan kalor dapat terjadi dengan berbagai cara (cara kalor berpindah tergantung pada medium yang dilewati) seperti perpindahan kalor konveksi dan perpindahan kalor konduksi. 1. Perpindahan kalor konduksi Merupakan perpindahan kalor tanpa disertai bagian-bagian zat perantara. Perpindahan panas secara konduksi dapat berlangsung pada benda padat, cair dan gas. Untuk zat cair dan gas, kondisi zat tersebut harus dalam keadaan diam atau tidak bergerak. Contoh perpindahan kalor secara konduksi batang besi yang ujungnya dipanasi dengan api maka ujung satunya akan ikut menjadi panas. Gambar 2.13 Perpindahan kalor konduksi Persamaan umum untuk perpindahan panas dengan cara konduksi dikenal dengan hukum Fourier yang dirumuskan seperti Persamaan (2.8): q= -k.a. = -k.a. = k.a.... (2.8) Pada Persamaan (2.8) : Q k A : Laju perpindahan panas (W). : Konduktivitas thermal bahan (W/m.ºC). : Luas permukaan yang tegak lurus arah perpindahan kalor (m²). = : Gradien suhu perpindahan panas (ºC/m). T 1 : Temperatur permukaan dinding 1 (ºC).

45 23 T 2 x : Temperatur permukaan dinding 2 (ºC). : Tebal dinding (m) 2. Perpindahan kalor konveksi Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu media yang disertai dengan perpindahan bagian-bagian yang dilalui kalor yang mengalir disekitarnya. Perpindahan kalor konveksi membutuhkan media (fluida atau gas) yang digunakan untuk mengalirkan kalor dan tidak dapat berlangsung pada benda padat. Contoh perpindahan kalor secara konveksi dapat dilihat saat proses perebusan air. Gambar 2.14 Perpindahan kalor konveksi Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum Newton untuk pendinginan, yang dirumuskan seperti pada Persamaan (2.9) : q= h.a (T s T )... (2.9) Pada Persamaan (2.9) : q h A T s T : Laju perpindahan kalor (W). : Koefisien perpindahan panas konveksi W/(m².ºC). : Luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m²). : Temperatur permukaan plat (ºC). : Temperatur fluida yang mengalir di permukaan (ºC).

46 24 Perpindahan kalor secara konveksi terjadi bila ada udara atau fluida yang mengalir. Perpindahan kalor konveksi tidak dapat berlangsung pada benda padat. Perpindahan kalor konveksi ada dua macam yaitu konveksi bebas dan konveksi paksa. a. Konveksi bebas / konveksi alamiah Konveksi yang disebabkan oleh beda suhu dan perbedaan massa jenis dan tanpa peralatan bantu penggerak dari luar yang mendorongnya. Jadi aliran fluida atau udara pada konveksi ini terjadi karena adanya perbedaan kerapatan. Contoh: plat panas dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada sumber gerakan dari luar. b. Konveksi paksa Pada konveksi paksa perpindahan panas aliran gas atau fluida disebabkan adanya tenaga atau peralatan bantu dari luar. Contoh: plat panas diberi aliran air atau udara dengan blower, pendingin radiator mobil yang dibantu dengan kipas Tinjauan pustaka Anwar (2010) meneliti tentang efek temperatur pipa kapiler terhadap kinerja mesin pendingin. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa dengan mendinginkan pipa kapiler didalam freezer dari mesin pendingin lain (refrigerator) melalui pengaturan termostat pada mesin pendingin kompresi uap yang tidak menggunakan proses pendinginan (kondisi normal) mempengaruhi kondisi refrigeran dalam siklus mesin pendingin, dalam hal ini adalah nilai

47 25 entalpi. Temperatur pipa kapiler melalui proses pendinginan, memberikan pengaruh terhadap kondisi refrigeran dalam siklus mesin pendingin, dalam hal ini adalah nilai entalpi. Pendinginan tersebut menyebabkan titik entalpi pada siklus bergeser ke arah kiri (semakin kecil), terutama pada bagian keluar dari pipa kapiler atau sebelum masuk ke evaporator (entalpi titik 4, h4 ), hal ini akan berdampak pada kapasitas refrigerasi (Qe) sistem mesin pendingin yang diuji. Semakin rendah temperatur pendinginan, maka kapasitas refrigerasi (Qe) akan mengalami kenaikan. Untuk COP, diperoleh temperatur optimal dari pipa kapiler yaitu temperatur pendinginan pada yang paling rendah (posisi termostat 7, - 20 C) dengan nilai COP yang dihasilkan sebesar Matheus Dwinanto (2009) meneliti tentang lemari pendingin untuk pengawetan buah buahan lokal. idealnya lemari pendingin dapat menampung buah-buahan dengan suhu pendinginannya tidak boleh mencapai titik beku buah. Penyimpanan buah-buahan segar membutuhkan suhu yang optimum, yaitu di bawah suhu 15ºC dan di atas titik beku (umumnya 5 15ºC) untuk mempertahankan mutu dan kesegarannya. Hasil pengujian lemari pendingin hasil rancangbangun ini menunjukkan penurunan temperatur ruang pendingin yang dapat mencapai ± -6ºC dalam waktu pengujian 60 menit. Lemari pendingin ini memberikan koefisien performansi (COP) termodinamik sebesar 6,0 dan dengan kapasitas refrigerasi sebesar 300 W Kusuma (2014) meneliti tentang komparasi kinerja refrigerant R134a dengan R600a. Alternatif refrigeran yang dapat menggantikan R134a adalah R600a. Refrigeran R600a memiliki karakteristik rasio tekanan yang lebih kecil

48 26 daripada rasio tekanan refrigeran sintetik. Sehingga kerja kompresor lebih kecil dan menghemat konsumsi energi. Selain itu R600a memiliki kerapatan (density) hidrokarbon yang lebih kecil daripada R134a sehingga jumlah pemakaian hidrokarbon lebih sedikit yaitu 30% dari berat penggunaan R134a untuk volume yang sama. Selanjutnya viskositas R600a lebih kecil daripada R134a. Hal ini dapat meringankan beban kompresor dan mengawetkan sistim refrigerasi. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan COP dari R134a dan R600a, pengaruh penggantian refrigeran R134a dengan R600a pada tingkat konsumsi enegi untuk menjalankan sistim, nilai ekonomisasi pada penggunaan kedua jenis refrigeran tersebut, dan pengaruh kecepatan blower evaporator pada sistim kerja AC mobil. Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengurangi konsumsi bahan bakar, untuk mendapatkan COP yang bisa menggantikan R134a, dan mengurangi dampak ODP. Willis (2013) melakukan penelitian yang membandingkan prestasi kerja refrigeran R22 dengan R134a pada mesin pendingin. Penelitian ini membahas mengenai perbandingan antara refrigeran R22 da R134a untuk menentukan refrigeran mana yang lebih baik digunakan, baik dari efek refrijerasi, koefisien prestasi (COP) dan ramah lingkungan. Dari hasil penelitian yang dilakukan pada kedua jenis refrigeran, diketahui bahwa karakteristik dari kedua refrigeran berbeda yang berpengaruh pada perstasi kerjanya. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik dari R134a, Tetapi R22 tidak ramah lingkungan sebaliknya R134a lebih ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22.

49 BAB III PEMBUATAN ALAT 3.1. Pembuatan alat Diagram pembuatan alat Langkah kerja yang dilakukan dalam pembuatan alat disajikan dalam diagram pembuatan alat pada Gambar 3.1. Mulai Perancangan pembuatan chest freezer Persiapan komponen komponen chest freezer Penyambungan komponen komponen chest freezer Proses pemvakuman chest freezer Pengisian refrigeran R134a Uji coba? Tidak baik Selesai Mulai Baik Gambar 3.1 Diagram pembuatan alat 27

50 Komponen komponen mesin pendingin Komponen yang digunakan dalam pembuatan mesin chest freezer sebagai berikut : a. Kompresor Kompresor adalah alat yang bekerja menghisap sekaligus memompa refrigeran sehingga terjadi sirkulasi refrigeran yang mengalir pada pipa pipa mesin chest freezer. Pada mesin chest frezzer ini menggunakan kompresor dengan jenis hermetic refrigeration mempunyai daya 1/5 PK, tegangan 220 volt dan arus sebesar 1,1 ampere. Gambar 3.2a Kompresor hermetik Gambar 3.2b Kompresor hermetik ( b. Kondensor Kondensor yang digunakan dalam pembuatan mesin chest frezzer adalah jenis pipa dengan jari jari penguat. Panjang pipa kondensor 1100 cm dengan diameter pipa 0,47 cm. Jarak antar sirip 0,45 cm.

51 29 c. Filter Gambar 3.3a Kondensor Gambar 3.3b Kondensor ( Dalam pembuatan mesin chest freezer ini menggunakan filter untuk menyaring kotoran agar tidak masuk kedalam sebuah sistem pendingin dan masuk kedalam kompresor. Filter yang digunakan memiliki dimensi panjang 10 cm dan terbuat dari tembaga. Gambar 3.4a Filter Gambar 3.4b Filter (

52 30 d. Pipa kapiler Pipa kapiler yang digunakan untuk pembuatan mesin chest frezzer ini menggunakan pipa kapiler dengan panjang 150 cm dengan diameter 0,028 inch. Gambar 3.5a Pipa kapiler Gambar 3.5b Pipa kapiler ( pipakapiler) e. Evaporator Evaporator yang digunakan dalam pembuatan alat mesin chest freezer ini dapat dibeli di pasaran. Ukuran ukuran dari evaporator yang dijumpai di pasaran sangat bervariasi. Ukuran evaporator yang digunakan dalam pembuatan mesin pendingin ini memiliki panjang 60 cm dan lebar 25 cm. Gambar 3.6 Evaporator

53 Peralatan Pendukung a. Tube cutter Alat ini berfungsi sebagai pemotong pipa tembaga yang digunakan untuk pembuatan mesin pendingin. Hasil potongan tube cutter akan lebih bersih (tatal hampir tidak ada) dan lebih cepat dibandingkan memotong pipa dengan gergaji besi. Diameter lubang pipa tidak akan rusak. Gambar 3.7 Tube cutter b. Manifold gauge Manifold gauge adalah alat yang mempunyai fungsi untuk mengukur tekanan refrigeran pada saat pengisian freon, maupun pada saat mesin bekerja. Gambar 3.8 Manifold gauge

54 32 c. Pompa vakum Pompa vakum adalah salah satu jenis pompa yang bekerja dengan cara menghisap atau mengeluarkan udara dari sistem mesin chest freezer sebelum diisi refrigeran. Gambar 3.9 Pompa vakum d. Bahan las Bahan las atau bahan tambahan untuk digunakan dalam penyambungan pipa kapiler menggunakan bahan tambahan borak. Bahan tambahan borak digunakan untuk penyambungan antara tembaga dengan besi. Penggunaan bahan tambahan dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat. Gambar 3.11 memperlihatkan bahan las tembaga yang digunakan untuk proses penyambungan pipa tembaga pada mesin chest freezer. Gambar 3.10 Bahan las tembaga

55 33 e. Alat las Dalam pembuatan mesin chest freezer dibutuhkan peralatan las yang berguna untuk penyambungan pipa tembaga yang digunakan untuk proses siklus kompresi uap. Gambar 3.12 memperlihatkan alat las gas yang digunakan untuk penyambungan pipa tembaga dan komponen komponen lainnya Gambar 3.11 Alat las Proses pembuatan alat persiapan komponen harus disiapakan sebelum memulai tahap proses pembuatan alat. Komponen yang harus dipersiapkan berupa komponen

56 34 komponen utama mesin chest freezer dan alat bantu yang diperlukan dalam pembuatan mesin chest freezer. Setelah komponen komponen disiapkan, maka akan dilanjutkan pada proses penyambungan (pengelasan) komponen komponen utama mesin chest freezer. Dalam proses ini pipa kapiler akan disambungkan ke kondensor, evaporator, filter dan kompresor. Pada proses penyambungan komponen komponen menjadi sistem pendingin, tidak boleh ada kebocoran pada saluran salurannya atau penyumbatan pada saat penyambungan dilakukan. Selain penyambungan komponen komponen utama, penyambungan alat ukur berupa empat buah manifold gauge juga dilakukan dengan teknik pengelasan. Proses pengelasan menggunakan bahan tambah berupa perak mengingat bahan yang akan disambung antara tembaga dengan tembaga. Namun pada saat penyambungan antara pipa tembaga dengan besi menggunakan bahan tambah borak dalam proses penyambungan Proses pengisian metil Setelah proses penyambungan semua komponen utama mesin chest freezer dan manifold gauge selesai dilakukan proses pengisian metil dengan cara menyalakan kompresor dan memotong pipa kecil pada komponen filter yang digunakan untuk menghisap cairan metil. Pengisian metil ini berfungsi untuk menghilangkan penyumbatan pada saluran pipa Proses pemvakuman Proses pemvakuman Chest Freezer, dalam proses pemvakuman diperlukan pompa vakum yang mempunyai fungsi untuk proses pemvakuman tersebut.

57 35 Proses ini bertujuan untuk mengeluarkan udara udara yang masih terjebak dalam saluran saluran pipa di Chest Freezer agar siklus dalam Chest Freezer dapat bekerja dengan maksimal. Untuk melihat saluran masih ada udara yang terjebak atau tidak dengan cara menyalakan api di dekat pipa kecil yang dipotong untuk proses pengisian metil. Pemvakuman akan selesai jika api yang dinyalakan di dekat pipa filter tersebut tidak bergerak atau tertiup udara dari pipa tersebut. Jika pemvakuman telah selesai tutup kembali saluran pipa yang dipotong untuk pengisian metil tadi dengan cara pengelasan Proses pengisian freon Proses pengisian fluida kerja pada mesin chest freezer menggunakan refrigeran R134a. Saat proses pengisian berlangsung tekanan pada manifold gauge yang berwarna biru akan naik dan menunjukkan angka 10 psi. Proses pengisian fluida kerja memalui selang yang dihubungkan kedalam dob yang terhubung pada kompresor Proses uji coba Setelah pengisian fluida kerja, proses selanjutnya adalah proses uji coba. Proses ini sangat perlu dilakukan untuk mengetahui kinerja mesin chest freezer. Saat proses uji coba perlu diperhatikan bagian bagian penyambungan apakah terjadi kebocoran atau tidak. Jika ada kebocoran dalam penyambungan tersebut maka dilakukan lagi proses pengelasan pada sambungan yang bocor dan jika tidak terjadi kebocoran pada penyambungan maka mesin chest freezer sudah selesai.

58 BAB IV METODELOGI PENELITIAN 4.1. Metode Penelitian Objek Penelitian Objek pada penelitian ini adalah mesin chest freezer dengan siklus kompresi uap standar hasil dari rancangan sendiri dengan menggunakan komponen komponen yang digunakan standar dari mesin chest freezer. Panjang pipa kapiler yang digunakan sepanjang 150 cm dan diameter pipa kapiler inchi. Gambar mesin chest freezer dan skematis alur siklus kompresi uap standar disajikan pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2. Gambar 4.1 Chest freezer 36

59 37 Gambar 4.2 Skematis chest freezer Keterangan dari skematis chest freezer 1. Kompresor 2. Kondensor 3. Evaporator 4. Filter 5. Kran 6. Pipa kapiler 7. Sterofoam

60 Alur penelitian Alur penelitian mesin chest freezer disajikan dalam diagram alur penelitian seperti pada gambar 4.3. Mulai Perancangan pembuatan chest freezer Persiapan komponen komponen chest freezer Penyambungan komponen komponen chest freezer Proses pemvakuman chest freezer Proses pengisian freon R134a Uji coba? Tidak baik baik Pengambilan data T 1, T 3, P 1, P 2, P 3, P 4, I kompresor, V kompresor Penggambaran siklus kompresi P-h diagram diperoleh : h 1, h 2, h 3, h 4, T evaporator, T kondensor Perhitungan dan pengolahan data Q evap, Q kond, W komp, COP aktual, COP ideal, Efisiensi, Laju aliran massa refrigeran serta pembahasan Kesimpulan dan saran penelitian Selesai Gambar 4.3 Alur penelitian

61 Beban pendinginan Beban pendinginan pada penelitian yang dilakukan menggunakan air dengan volume air yang ditakar menggunakan gelas ukur sebesar 250 ml dan suhu awal air 26.4 C Alat bantu penelitian a. Manifold gauge Manifold gauge digunakan untuk mengukur tekanan kerja pada evaporator dan kondensor. Manifold gauge yang digunakan pada mesin chest freezer ini menggunakan 2 tipe manifold gauge yaitu high dan low yang digunakan untuk mengukur tekanan tinggi dan rendah. Gambar 4.4 Manifold gauge high

62 40 Gambar 4.5 Manifold gauge low b. Tang ampere Alat ini berfungsi untuk mengukur arus listrik yang masuk ke kompresor. Gambar 4.6 Tang ampere a. APPA Alat ini digunakan untuk menunjukannilai suhu yang dihasilkan termokopel dari siklus kompresi uap.

63 41 Gambar 4.7 APPA b. Termokopel kompresi uap. Alat ini digunakan untuk sensor suhu yang dihasilkan dari sisklus Gambar 4.8 Termokopel c. Gelas ukur Alat ini digunakan untuk mengukur seberapa banyaknya air yang akan digunakan dalam penelitian mesin chest freezer.

64 42 Gambar 4.9 Gelas ukur Pengambilan Data Proses pengambilan data untuk penelitian dilakukan dengan cara sebagai berikut : d. Data suhu dapat langsung dibaca melalui alat ukur yang dipakai. Posisi alat ukur ditempatkan seperti pada Gambar 4.10.

65 43 Gambar4.10 Posisi termokopel e. Data tekanan diperoleh dari manifold gauge yang terpasang pada mesin chest freezer. Posisi alat manifold ditempatkan seperti pada Gambar Gambar4.11 Posisi manifold gauge

66 Cara mendapatkan data Untuk mendapatkan data suhu pada 2 titik ( T 1 dan T 3 ) yang disajikan pada Gambar 4.4 yang menggunakan alat ukur termokopel dan tekanan refrigeran pada 4 titik ( P 1, P 2, P 3, P 4 ) disajikan pada Gambar 4.5 yang menggunakan pengukur tekanan. Pengukuran suhu dan tekanan dilakukan setiap 30 menit sampai air membeku dan penelitian tersebut akan dilakukan 5 kali penelitian. Tabel 4.1 menyajikan tabel untuk mencatat hasil pengukuran pada waktu penelitian dilakukan. Tabel 4.1 Tabel untuk mencatat hasil penelitian waktu T No 1 T 3 P 1 P 2 P 3 P 4 (menit) Suhu (ºF) Tekanan (Psia) Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian

67 45 Tabel 4.1 Lanjutan waktu T No 1 T 3 P 1 P 2 P 3 P 4 (menit) Suhu (ºF) Tekanan (Psia) Penelitian Penelitian Cara mengolah data dan pembahasan Dari data yang diperoleh dibuatlah siklus kompresi uap yang digambarkan pada P-h diagram dari siklus kompresi uap yang telah digambarkan akan diperoleh nilai enthalpi dengan cara melihat grafik P-h diagram dan akan diperoleh nilai h 1, h 2, h 3, h 4 dan suhu evaporator dan suhu kondensor. Setelah nilai enthalpi diketahui maka dapat digunakan untuk mengetahui karakteristik mesin pendingin dengan cara menghitung besar kalor yang dilepaskan kondensor, kalor yang diserap evaporator, kerja kompresor, COP, efisiensi serta laju aliran massa refrigeran dari mesin chest frezzer yang telah dibuat. Perhitungan dan pengolahan data dapat menggunakan persamaan persamaan yang ada seperti Persamaan (2.1) untuk menghitung kerja kompresor, Persamaan (2.2) untuk mengukur kalor yang dilepas kondensor, Persamaan (2.3) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator, Persamaan (2.4) untuk menghitung COP aktual, Persamaan(2.5) untuk menghitung COP ideal, Persamaan (2.6) untuk menghitung efisiensi, Persamaan (2.7) untuk menghitung laju aliran massa refrigeran chest freezer.

68 Cara memperoleh kesimpulan Kesimpulan dapat diperoleh dari pembahasan hasil penelitian yang sudah dilakukan. Kesimpulan merupakan inti dari pembahasan dan kesimpulan tersebut harus dapat menjawab tujuan dari penelitian.

69 BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 5.1. Hasil penelitian Hasil data penelitian chest freezer untuk suhu dan tekanan disetiap kondisi ditampilkan pada Tabel 5.1. Tabel 5.1 Data penelitian No Waktu T 1 T 3 P 1 P 2 P 3 P 4 (menit) Suhu (ºF) Tekanan (Psia) penelitian ,66 13,7 144,7 149,7 14, ,46 89,42 13,7 149,7 154,7 14, ,1 86,72 13,7 149,7 149,7 14, ,96 90,86 13,7 149,7 149,7 14, ,5 86,18 13,7 149,7 154,7 14,7 penelitian ,56 80,96 12,7 139,7 139,7 13, ,46 91,22 12,7 139,7 139,7 13, ,2 96,26 11,7 139,7 139,7 13, ,08 11,7 139,7 139,7 13, ,06 90,5 11,7 139,7 144,7 13,7 penelitian ,54 80,96 12,7 139,7 139,7 13, ,78 11,7 139,7 134,7 12, ,64 90,88 12,7 149,7 154,7 15, ,96 90,34 13,7 149,7 154,7 15, ,06 89,5 12,7 149,7 159,7 13,7 penelitian ,72 85,28 13,7 129,7 129,7 14, ,66 93,74 12,7 139,7 139,7 13, ,9 97,88 12,7 139,7 139,7 13, ,38 99,32 12,7 139,7 139,7 13, ,4 98,24 12,7 144,7 144,7 14,7 47

70 48 Tabel 5.1 Data penelitian No Waktu T 1 T 3 P 1 P 2 P 3 P 4 (menit) Suhu (ºF) Tekanan (Psia) Penelitian ,36 86,36 13,7 134,7 134,7 14, ,92 90,32 13,7 134,7 134,7 14, ,08 95,54 13,7 134,7 134,7 14, ,34 98,24 12,7 139,7 139,7 15, ,46 95,18 12,7 149,7 149,7 15,7 Catatan T ruangan : Suhu ruangan saat pengambilan data sebesar 27,4 C. V air T 1 T 3 : Volume air untuk pengambilan data sebesar 250 ml. : Suhu refrigeran saat keluar dari kompresor ( F). : Suhu refrigeran saat masuk ke evaporator ( F). P 1 : Tekanan saat masuk ke evaporator (P sia ). P 2 : Tekanan saat masuk dari kompresor (P sia ). P 3 : Tekanan saat keluar ke kompresor (P sia ). P 4 : Tekanan saat keluar dari evaporator (P sia ) Perhitungan dan hasil perhitungan Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh saat pengambilan data penelitian mesin chest freezer akan diperoleh data entalpi (h). Besarnya nilai entalpi (h) akan diperoleh dari diagram P-h diagram R134a. Tabel 5.2a menunjukan nilai entalpi (h) dalam satuan ( kj/kg).

71 49 No Waktu (menit) Tabel 5.2 Nilai entalpi h 1 h 2 h 3 h 4 (kj/kg) Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian

72 50 1. Kerja kompresor Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : W kompresor = h 2 h 1, (kj/kg). Hasil perhitungan akan ditampilkan pada Tabel 5.3a dan nilai rata rata akan ditampilkan pada Tabel 5.3b Tabel 5.3a Kerja kompresor persatuan massa No Waktu (menit) h 1 (kj/kg) h 2 (kj/kg) W kompresor (kj/kg) Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian

73 51 No Waktu (menit) Tabel 5.3a Lanjutan h 1 (kj/kg) h 2 (kj/kg) W kompresor (kj/kg) Penelitian Tabel 5.3b Nilai rata rata kerja kompresor h 1 (kj/kg) h 2 (kj/kg) W kompresor (kj/kg) No Waktu (menit) Nilai rata rata , , ,8 135, ,8 132,6 24, ,6 131,8 25,2 2. Kalor yang dilepas kondensor Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang dilepaskan kondensor dapat dihitung dengan persamaan : Q kondensor = h 2 h 3, (kj/kg). Hasil perhitungan ditampilkan pada Tabel 5.4a dan nilai rata rata ditampilkan pada Tabel 5.4b. Tabel 5.4a Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran No Waktu (menit) h 2 (kj/kg) h 3 (kj/kg) Q kondensor (kj/kg) Penelitian

74 52 Tabel 5.4a Lanjutan No Waktu (menit) h2 (kj/kg) h3 (kj/kg) Q kondensor (kj/kg) Penelitian Penelitian Penelitian Penelitian Tabel 5.4b Nilai rata rata kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran No Waktu (menit) h2 (kj/kg) h3 (kj/kg) Q kondensor (kj/kg) Nilai rata rata , , ,8 93,2

75 53 Tabel 5.4b Lanjutan No Waktu (menit) h2 (kj/kg) h3 (kj/kg) Q kondensor (kj/kg) Nilai rata rata ,6 42,4 90, ,8 42,2 89,6 3. Kalor yang diserap evaporator Besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat dihitung dengan persamaan : Q evaporator = h 1 h 4, (kj/kg). Hasil perhitungan ditampilkan pada Tabel 5.5a dan nilai rata rata ditampilkan pada Tabel 5.5b. Tabel 5.5a Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran No Waktu (menit) h 1 (kj/kg) h 4 (kj/kg) Q evaporator (kj/kg) Penelitian Penelitian Penelitian

76 54 Tabel 5.5a Lanjutan No Waktu (menit) h 1 (kj/kg) h 4 (kj/kg) Q evaporator (kj/kg) Penelitian Penelitian Tabel 5.5b Nilai rata rata kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran No Waktu (menit) h 1 (kj/kg) h 4 (kj/kg) Q evaporator (kj/kg) Nilai rata rata , , , , ,8 68, ,8 42,4 65, ,6 42,2 64,4 4. COP aktual (Coefficient of Performance) Besarnya COP aktual dapat dihitung dengan persamaan : COP aktual = Q evaporator / W kompresor. Hasil perhitungan ditampilkan pada Tabel 5.6a dan nilai rata rata ditampilkan pada Tabel 5.6b.

77 55 No Waktu (menit) Tabel 5.6a COP aktual Q evaporator (kj/kg) W kompresor (kj/kg) COP aktual Penelitian , , , , ,58 Penelitian , , , , ,46 Penelitian , , , , ,50 Penelitian , , , , ,63 Penelitian , , , , ,63

78 56 Tabel 5.6b Nilai rata rata COP aktual No Waktu (menit) Q evaporator (kj/kg) W kompresor (kj/kg) COP aktual Nilai rata rata ,4 24,6 2, ,8 25 2, ,2 25 2, ,4 24,8 2, ,4 25,2 2,56 5. COP ideal (Coefficient of Performance) Besarnya COP ideal dapat dihitung dengan persamaan : COP ideal = (273,15+T e ) / (T c T e ). Data untuk T evaporator dan T kondenser didapatkan pada grafik p-h diagram dengan satuan ᴼF diubah menjadi satuan ᴼC dengan persamaan : ᴼC = x (ᴼF 32). Hasil perhitungan ditampilkan pada Tabel 5.7a dan nilai rata rata ditampilkan pada Tabel 5.7b. No Waktu (menit) Tabel 5.7a COP ideal T evaporator ( C) T kondenser ( C) COP ideal Penelitian ,11 40,00 3, ,11 40,56 3, ,11 40,56 3, ,11 40,56 3, ,11 40,56 3,71 Penelitian ,78 37,78 3, ,78 37,78 3, ,89 37,78 3, ,89 37,78 3, ,89 39,44 3,57

79 57 No Waktu (menit) Tabel 5.7a Lanjutan T evaporator ( C) T kompresor ( C) COP ideal Penelitian ,78 37,78 3, ,00 37,22 3, ,11 40,56 3, ,56 40,56 3, ,78 41,11 3,56 Penelitian ,11 35,00 4, ,78 37,78 3, ,78 37,78 3, ,78 37,78 3, ,22 39,44 3,69 Penelitian ,11 36,67 3, ,11 36,67 3, ,11 36,67 3, ,11 37,78 3, ,11 40,56 3,71 No Tabel 5.7b Nilai rata rata COP ideal Waktu (menit) T evaporator ( C) T kompresor ( C) COP ideal Nilai rata rata ,78 37,44 3, ,56 38,00 3, ,00 38,67 3, ,89 38,89 3, ,22 40,22 3,65 6. Efisiensi Efisiensi adalah perbandingan antara COP aktual dan COP ideal dapat dihitung dengan persamaan : efisiensi = COP aktual / COP ideal. Hasil perhitungan ditampilkan pada Tabel 5.8a dan nilai rata rata ditampilkan pada Tabel 5.8b.

80 58 No Waktu (menit) Tabel 5.8a Efisiensi COP aktual COP ideal efisiensi (%) Penelitian ,88 3,74 77, ,65 3,71 71, ,69 3,71 72, ,62 3,71 70, ,58 3,71 69,54 Penelitian ,85 3,74 76, ,72 3,74 72, ,68 3,66 73, ,60 3,66 70, ,46 3,57 68,86 Penelitian ,88 3,74 77, ,65 3,62 73, ,62 3,71 70, ,68 3,75 71, ,50 3,56 70,19 Penelitian ,17 4,04 78, ,76 3,74 73, ,83 3,74 75, ,63 3,74 70, ,63 3,69 71,16 Penelitian ,17 3,94 80, ,00 3,94 76, ,83 3,94 72, ,67 3,87 68, ,63 3,71 70,84

81 59 Tabel 5.8b Nilai rata rata efisiensi No Waktu COP aktual COP efisiensi ideal (menit) (%) Nilai rata rata ,99 3,84 77, ,76 3,75 73, ,73 3,75 72, ,64 3,74 70, ,56 3,65 70,12 7. Laju aliran massa refrigeran Laju aliran massa refrigeran dihitung dengan persamaan : ṁ = Hasil perhitungan ditampilkan pada Tabel 5.9. No Waktu (menit) Tabel 5.9a Laju aliran massa refrigeran W kompresor (kj/kg) V (Volt) I (Ampere) laju aliran massa refrigeran (kg/s) penelitian ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0,00931 penelitian ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0,00931 penelitian ,1 0, ,1 0, ,1 0,00931

82 60 No Waktu (menit) W kompresor (kj/kg) Tabel 5.9a Lanjutan V (Volt) I (ampere) laju aliran massa refrigeran (kg/s) penelitian ,1 0, ,1 0,00931 penelitian ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0,01008 penelitian ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0,01008 No Tabel 5.9b Nilai rata rata laju aliran massa refrigeran Waktu (menit) W kompresor (kj/kg) V (Volt) I (ampere) laju aliran massa refrigeran (kg/s) Nilai rata rata ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0, Pembahasan Mesin chest freezer yang dipergunakan untuk penelitian dapat bekerja dengan baik, tidak mengalami kebocoran dan mampu mendinginkan air yang dipergunakan sebagai beban pendinginan. Hasil data dapat digambarkan pada

83 61 siklus kompresi uap pada P-h diagram dengan baik. Pada penelitian yang dilakukan 5 kali percobaan selama 150 menit didapatkan data data yang menunjukkan temperatur dan tekanan pada sistem pendingin chest freezer, yang hasilnya disajikan pada Tabel 5.1. Pencatatan data meliputi tekanan P 1, P 2, P 3, P 4, suhu keluar kondensor (T 3 ) dan suhu keluar evaporator (T 1 ). Data data tersebut dipergunakan untuk menggambarkan siklus kompresi uap pada diagram P-h dan akan diperoleh harga enthalpi yang digunakan untuk menghitung kerja kompresor, kalor yang dilepas kondensor, kalor yang diserap evaporator, COP, efisiensi, laju aliran massa refrigeran. Diperoleh hasil penelitian mesin chest freezer ini bekerja dengan suhu kondensor sekitar 37,4 ᴼC dan suhu evaporator -28,89 ᴼC. Mesin ini sudah memenuhi standar kerja mesin chest freezer yang ada di pasaran karena telah memenuhi syarat dengan suhu kerja antara -26 ᴼC sampai -40 ᴼC. Hasil penelitian untuk kerja kompresor persatuan massa refrigeran dari penelitian pertama sampai kelima ditampilkan pada Gambar 5.1, Gambar 5.2, Gambar 5.3, Gambar 5.4, Gambar 5.5 dan nilai rata rata kerja kompresor ditampilkan pada Gambar 5.6. Nilai kerja kompresor terendah sebesar 24,6 kj/kg dan nilai kerja kompresor tertinggi sebesar 25,2 kj/kg. Rata rata nilai kerja kompresor dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sebesar 24,92 kj/kg.

84 W kompresor (kj/kg) W kompresor (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.1 Nilai kerja kompresor penelitian Waktu (menit) Gambar 5.2 Nilai kerja kompresor penelitian 2

85 W kompresor (kj/kg) W kompresor (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.3 Nilai kerja kompresor penelitian waktu (menit) Gambar 5.4 Nilai kerja kompresor penelitian 4

86 W kompresor (kj/kg) W kompresor (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.5 Nilai kerja kompresor penelitian Waktu (menit) Gambar 5.6 Nilai rata rata kerja kompresor Hasil penelitian untuk kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dari penelitian pertama sampai kelima ditampilkan pada Gambar 5.7, Gambar 5.8, Gambar 5.9, Gambar 5.10, Gambar 5.11 dan nilai rata rata ditampilkan pada Gambar Nilai energi kalor yang dilepas kondensor

87 Q kondensor (kj/kg) Q kondensor (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 65 persatuan massa refrigeran terendah sekitar 89,6 kj/kg dan nilai tertinggi sekitar 98 kj/kg. Nilai rata rata Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 92,96 kj/kg Waktu (menit) Gambar 5.7 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran penelitan Waktu (menit) Gambar 5.8 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran penelitian 2

88 Q kondensor (kj/kg) Q kondensor (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.9 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran penelitian Waktu (menit) Gambar 5.10 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran penelitian 4

89 Q kondensor (kj/kg) Q kondensor (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.11 Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran penelitian Waktu (menit) Gambar 5.12 Energi rata rata kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran Hasil penelitian untuk energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dari penelitian pertama sampai penelitian kelima ditampilkan pada Gambar 5.13, Gambar 5.14, Gambar 5.15, Gambar 5.16, Gambar 5.17 dan

90 Q evaporator (kj/kg) Q evaporator (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 68 nilai rata rata ditampilka pada Gambar Nilai energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran terendah sekitar 64,4 kj/kg dan nilai tertinggi sekitar 73,4 kj/kg. Nilai rata rata energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dari t = 30 menit sampai 150 menit sekitar 68,04 kj/kg Waktu (menit) Gambar 5.13 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian Waktu (menit) Gambar 5.14 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian 2

91 Q evaporator (kj/kg) Q evaporator (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.15 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian Waktu (menit) Gambar 5.16 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian 4

92 Q evaporator (kj/kg) Q evaporator (kj/kg) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.17 Energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran penelitian Waktu (menit) Gambar 5.18 Energi rata rata kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran Dari hasil penelitian pertama sampai kelima didapatkan koefisien prestasi atau COP aktual. Dapat dilihat dari Gambar 5.19, Gambar 5.20, Gambar 5.21,

93 71 Gambar 5.22, Gambar 5.23 dan nilai rata rata ditampilkan pada Gambar Nilai COP aktual terendah sekitar 2,56 dan nilai tertinggi sekitar 2,99. Nilai rata rata COP aktual dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 2,74. COP aktual 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.19 Nilai COP aktual penelitian 1 COP aktual 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.20 Nilai COP aktual penelitian 2

94 72 COP aktual 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.21 Nilai COP aktual penelitian 3 COP aktual 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.22 Nilai COP aktual penelitian 4

95 73 COP aktual 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.23 Nilai COP aktual penelitian 5 COP aktual 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.24 Nilai rata rata COP aktual Dari hasil penelitian pertama sampai kelima didapatkan nilai COP ideal. Dapat dilihat dari Gambar 5.25, Gambar 5.26, Gambar 5.27, Gambar 5.28, Gambar 5.29 dan nilai rata rata ditampilkan pada Gambar Nilai COP ideal

96 74 terendah sekitar 3,65 dan nilai tertinggi sekitar 3,84. Nilai rata rata COP ideal dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 3,75. COP ideal 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.25 Nilai COP ideal penelitian 1 COP ideal 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.26 Nilai COP ideal penelitian 2

97 75 5,00 4,00 COP ideal 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.27 Nilai COP ideal penelitian 3 COP ideal 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.28 Nilai COP ideal penelitian 4

98 76 COP ideal 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.29 Nilai COP ideal penelitian 5 COP ideal 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Waktu (menit) Gambar 5.30 Nilai rata rata COP ideal Dari hasil penelitian pertama sampai kelima didapatkan nilai efisiensi yang dapat dilihat dari Gambar 5.31, Gambar 5.32, Gambar 5.33, Gambar 5.34, Gambar 5.35 dan nilai rata rata ditampilkan pada Gambar Nilai efisiensi

99 Efisiensi (%) Efisiensi (%) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 77 terendah sekitar 70,12 % dan nilai tertinggi sekitar 77,87 %. Nilai rata rata efisiensi dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 72,95 % Waktu (menit) Gambar 5.31 Nilai efisiensi penelitian Waktu (menit) Gambar 5.32 Nilai efisiensi penelitian 2

100 Efisiensi (%) Efisiensi (%) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.33 Nilai efisiensi penelitian Waktu (menit) Gambar 5.34 Nilai efisiensi penelitian 4

101 Efisiensi (%) Efisiensi (%) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Waktu (menit) Gambar 5.35 Nilai efisiensi penelitian Waktu (menit) Gambar 3.36 Nilai rata rata efisiensi Nilai efisiensi tidak dapat mencapai 100 %, hal ini kemungkinan disebabkan karena suhu casing kompresor pada kenyataan memiliki suhu yang lebih tinggi dari kondisi awal. Dengan terjadinya suhu casing yang lebih tinggi, maka akan terjadi perpindahan panas dari kompresor ke lingkungan. Pada

102 Laju aliran massa refrigeran (kg/s) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 80 evaporator kenyataannya juga terbentuk bunga es pada bagian luar dari chest freezer. Bunga es ini menyebabkan gangguan pada proses perpindahan panas, sehingga proses perpindahan panas tidak dapat berjalan secara ideal. Kotak pendingin juga kemungkinan mengalami kebocoran udara (penutupan tidak rapat), dengan demikian juga dapat mengganggu kinerja chest freezer. Kondisi udara luar juga berpengaruh terhadap proses ideal, karena kecepatan udara disekitar kondensor berubah ubah, mengingat penelitian dilakukan diluar ruangan. Dari hasil penelitian pertama sampai kelima didapatkan nilai laju aliran massa refrigeran yang dapat dilihat dari Gambar 5.37, Gambar 5.38, Gambar 5.39, Gambar 5.40, Gambar 5.41 dan nilai rata rata ditampilkan pada Gambar Nilai laju aliran massa refrigeran terendah sekitar 0,00962 kg/s dan nilai tertinggi sekitar 0,00987 kg/s. Nilai rata rata laju aliran massa refrigeran dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 0,00973 kg/s. 0,0140 0,0120 0,0100 0,0080 0,0060 0,0040 0,0020 0, Waktu (menit) Gambar 5.37 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 1

103 Laju aliran massa refrigeran (kg/s) Laju aliran massa refrigeran (kg/s) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 81 0, , , , , , , , Waktu (menit) Gambar 5.38 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 2 0, , , , , , , , Waktu (menit) Gambar 5.39 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 3

104 Laju aliran massa refrigeran (kg/s) Laju aliran massa refrigeran (kg/s) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 82 0, , , , , , , , Waktu (menit) Gambar 5.40 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 4 0, , , , , , , , Waktu (menit) Gambar 5.41 Nilai laju aliran massa refrigeran penelitian 5

105 Laju aliran massa refrigeran (kg/s) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 83 0, , , , , , , , Waktu (menit) Gambar 5.42 Nilai rata rata laju aliran massa refrigeran

106 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1. Kesimpulan Dari penelitian mesin chest freezer dengan daya kompresor 1/5 PK dan panjang pipa kapiler 150 cm untuk membekukan air yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Mesin chest freezer dapat dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Mesin ini memiliki suhu kerja kondensor sekitar 37,4 ᴼC dan suhu kerja evaporator sekitar -28,89 ᴼC serta proses siklus kompresi uap yang diperoleh dapat digambarkan pada P-h diagram. 2. Nilai kerja kompresor terendah sekitar 24,6 kj/kg dan nilai tertinggi sekitar 25,2 kj/kg. Rata rata nilai kerja kompresor dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 24,92 kj/kg 3. Nilai energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran terendah sekitar 89,6 kj/kg dan nilai tertinggi sekitar 98 kj/kg. Nilai rata rata energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 92,96 kj/kg. 4. Nilai energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran terendah sekitar 64,4 kj/kg dan nilai tertinggi sekitar 73,4 kj/kg. Nilai rata rata energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran dari t = 30 menit sampai 150 menit sekitar 68,04 kj/kg. 5. Nilai COP aktual terendah sekitar 2,56 dan nilai tertinggi sekitar 2,99. Nilai rata rata COP aktual dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 2,74. 84

107 85 8. Nilai COP ideal terendah sekitar 3,65 dan nilai tertinggi sekitar 3,84. Nilai rata rata COP ideal dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 3, Nilai efisiensi terendah sekitar 70,12 % dan nilai tertinggi sekitar 77,87%. Nilai rata rata efisiensi dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 72,95%. 10. Nilai laju aliran massa refrigeran terendah sekitar 0,00962 kg/s dan nilai tertinggi sekitar 0,00987 kg/s. Nilai rata rata laju aliran massa refrigeran dari t = 30 menit sampai t = 150 menit sekitar 0,00973 kg/s Saran Setelah dilakukan pengambilan data dari mesin pendingin ada kekurangan dan kelebihan yang perlu diperhatikan, untuk itu perlu adanya saran untuk pengembangan mesin pendingin ini, antara lain : 1. Sebelum pengambilan data dilakukan perlu adanya uji coba untuk mengetahui apakah ada kebocoran pada persambungan dan kebuntuan pada saluran refrigeran. 2. Pada penggambaran P-h diagram, data akan lebih akurat menggunakan tabel dibandingkan dengan menggunakan grafik. 3. Gunakan alat ukur termokopel untuk mengetahui media cair yang digunakan untuk beban pendinginan sudah membeku atau belum dengan melihat suhu yg ada alat ukur tanpa harus membuka penutup pada evaporator.

108 DAFTAR PUSTAKA Anwar Khairil., 2010, Efek Temperatur Pipa Kapiler Terhadap Kinerja Mesin Pendingin, Palu. Frank Kreith., 1986, Prinsip Prinsip Perpindahan Panas, Erlangga, Jakarta. Holman, J. P., 1988, Perpindahan Kalor, Erlangga, Jakarta. freezer pipakapiler Kusuma Siregar., 2014, Komparasi Kinerja Refrigerant R134a dengan R600a, Semarang Matheus Dwinanto., 2009, Rancangbangun Lemari Pendingin Untuk Buah buahan Lokal, Surakarta. Willis., 2013, Prestasi kerja Refrigeran R22 dan R134a pada mesin pendingin. Surakarta. 86

109 LAMPIRAN 87

110 88 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 30 menit

111 89 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 60 menit

112 90 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 90 menit

113 91 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 120 menit

114 92 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 1 pada t = 150 menit

115 93 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 30 menit

116 94 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 60 menit

117 95 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 90 menit

118 96 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 120 menit

119 97 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 2 pada t = 150 menit

120 98 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 30 menit

121 99 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 60 menit

122 100 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 90 menit

123 101 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 120 menit

124 102 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 3 pada t = 150 menit

125 103 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 30menit

126 104 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 60 menit

127 105 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 90 menit

128 106 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 120 menit

129 107 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 4 pada t = 150 menit

130 108 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 30 menit

131 109 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 60 menit

132 110 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 90 menit

133 111 Cara menentuka besarnya nilai entalpi penelitian 5 pada t = 120 menit