ANALISIS PERFORMANSI SISTEM BRINE COOLING DENGAN VARIASI KONSENTRASI PROPYELEN GLYCOL AIR SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER

Transkripsi

1 ANALISIS PERFORMANSI SISTEM BRINE COOLING DENGAN VARIASI KONSENTRASI PROPYELEN GLYCOL AIR SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER ANALYZE OF BRINE COOLING SYSTEM PERFORMANCE WITH CONSENTRATION VARIATIONS OF PROPYLENE GLYCOL AS SECONDARY REFRIGERANT Tugas Akhir Untuk memenuhi sebagian persyaratan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Kelulusan Program Studi D3 Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Disusun oleh: Rinard Perwira Kusnadi JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2 LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ANALISIS PERFORMANSI SISTEM BRINE COOLING DENGAN VARIASI KONSENTRASI PROPYLENE GLYCOL-AIR SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER ANALYZE OF BRINE COOLING SYSTEM PERFORMANCE WITH CONSENTRATION VARIATIONS OF PROPYLENE GLYCOL AS SECONDARY REFRIGERANT Disusun Oleh : RINARD PERWIRA KUSNADI NIM : Program Studi Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung Laporan tugas akhir ini telah diterima, disetujui, dan disahkan menjadi syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Bandung Disetujui Oleh: Pembimbing I Pembimbing II Triaji Pangripto Pramudantoro, ST., M. Eng. Ir.Arda Rahardja Lukitobudi, M.Eng NIP NIP Disahkan oleh, Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara i

3 DAFTAR RIWAYAT HIDUP ii

4 ABSTRAK Brine Cooling System adalah salah satu sistem refrigerasi yang menggunakan metode pendinginan tidak langsung, dimana proses pendinginannya menggunakan bantuan refrigeran sekunder. Brine Cooling System memiliki beberapa keutungan diantaranya penggunaan refrigeran primer yang lebih sedikit dibandingkan dengan sistem langsung, lebih meratanya proses pendinginan terhadap produk, disain untuk sistem refrigerasi primernya lebih kecil dan kompak dibandingkan dengan sistem pendinginan langsung dikarenakan dibandingkan dengan udara, air memiliki kapasitas termal yang lebih tinggi dibandingkan dengan udara. Pada tugas akhir ini dilakukan pengujian variasi Propylene Glycol sebagai refrigeran sekunder. Sistem Brine Cooling dibuat dan dianalisis dengan memvariasikan konsentrasi refrigeran sekunder 40% Propylene Glycol, 50% Propylene Glycol, dan 60% Propylene Glycol terhadap prestasi sistem refrigerasi yang dinyatakan dengan nilai coeficient of performance aktual dan konsumsi energinya. Dengan memvariasikan konsentrasi refrigeran sekunder maka nilai COP aktual yang dihasilkan sistem untuk konsentrasi 40% Propylene Glycol adalah 2.56, untuk konsentrasi 50% Propylene Glycol adalah2.56, sedangkan untuk konsentrasi 60% adalah Dengan memvariasikan konsentrasi Propylene Glycol juga mempengaruhi terhadap nilai konsumsi daya pada setiap konsentrasinya, untuk konsentrasi 40% Propylene Glycol diperoleh kwh, untuk konsentrasi 50% Propylene Glycol diperoleh kwh sedangkan untuk konsentrasi 60% Propylene Glycol diperoleh kwh. Kata kunci: Brine Cooling System, refrigeran, Propylene Glycol, coeficient of performance iii

5 ABSTRACT The Brine Cooling system is one of part refrigeration system which use indirect expantion, where cooling process is helped by secondary refrigerant. The Brine Cooling System have many advantages, there are primary refrigerant is used less than direct expansion, design for primary refrigerant is more simply and more compact than direct expansion because if water is compared with air, thermal capacity of water higer than air. In this final project is done variantion test to Propylene Glycol as secondary refrigerant. Brine cooling system is made and analyzed with variant of concentration secondary refrigerant 40% Propylene Glycol, 50% Propylene Glycol and 60% Propylene Glycol to refrigeration system performance which is expresed by actual coeficient of performance and consumption energy influencet. With that system is varianting of concentration secondary refrigerant so the value COP actual is 2.56 for 40% propropylene Glycol, 2.56 for 50% Propylene Glycol, and 2.43 for 60% Propylene Glycol. And from concentration variantion influence to energy consumption value is kwh for 60% Propylene Glycol, kwh for 50% concentration and for 40% Propylene Glycol. Key words: Global warming, refrigerant, Brine Cooling System, Propylene Glycol. iv

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kehadiratan ALLAH SWT karena atas segala nikmat yang telah tercurahkan dan atas berkah rahmatnya serta khidayahnya sehingga penulis mampu menyelesaikan penulisan laporan Kerja Praktik ini dan tak lupa sholawat dan Salam selalu tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW yang telah membawa umatnya dari zaman kegelapan hingga ke zaman yang terang ini. Laporan Tugas Akhir ini merupakan bentuk pertanggung jawaban penulis selama melaksanakan dan membuat alat dalam beberapa bulan terakhir ini. Pada Laporan Tugas Akhir ini penulis menganalisis performansi sistem Brine Cooling yang telah dibuat. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir yang telah disusun masih belum sempurna karena kesempurnaan hanyalah milik ALLAH SWT oleh karena itu saran dan kritik dari pembaca sangat dibutuhkan agar kedepan penulis dapat membuat karya yang lebih baik lagi. Dengan selesainya penulisan Laporan Tugas Akhir ini maka penulis ingin mengucapkan banyak-banyak terima kasih kepada : 1. Orang Tua tercinta yang telah memberikan doa dan restu serta dukungan yang tiada henti. 2. Bapak Ade Suryatman Margana, ST.,M. Eng. sebagai Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung. 3. Bapak Triaji Pangripto, ST., M.Eng. dan Bapak Ir. Arda Rahadja lukitobudi, M.Eng. sebagai dosen pembimbing tugas akhir 4. Para teknisi bengkel yang telah membimbing dan memotivasi kelompok kami saat membuat alat. 5. Galuh Suryawijaya dan Tantan Esha Prayoga teman Sekelompok dan seperjuangan baik duka maupun senang yang selalu total dalam mengerjakan Tugas Akhir, dan saling mengerti dan kompak dari awal sampai Tugas Akhir ini selesai. v

7 6. Aldhi Wibawa Ismail dan Keluarga yang telah membantu baik moril dan materil sehingga Tugas Akhir ini terselesaikan dengan lancar. 7. Teman-teman seperjuangan di kosan G-17a : Averus, Durahman, Eka prasetia, Mohammad Azis, Sandy hariawan, dan M.Danny Setiawansyah yang saling memotivasi selama Tugas Akhir berlangsung. 8. Teman-teman tingkat III angkatan 2009 khususnya kelas RAIIIB yang telah mendukung dan selalu menghibur kami selama Tugas Akhir berlangsung. 9. Rekan-rekan HMRA angkatan 2007, 2008, 2010 dan 2011 yang telah membantu dalam proses pengerjaan Tugas Akhir kelompok kami. 10. Dan seluruh orang-orang yang tidak tersebut namanya dimana telah mendukung sehingga laporan Tugas Akhir ini dapat rampung. Akhir kata penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermafaat khusunya bagi diri penulis dan umumnya bagi pembaca dan semua pihak yang telah mendukung pembuatan laporan ini. Bandung, Juli 2012 Penulis vi

8 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN DAFTAR RIWAYAT HIDUP ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR LAMPIRAN...xiii ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN... xiv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Batasan Masalah Metode Penelitian Sistematika Penulisan...4 BAB II LANDASAN TEORI Tinjauan pustaka Sifat-sifat Refrigeran Sekunder Sistem Refrigerasi Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Kemampuan Kerja/Performansi Sistem Sistem Utama Kompresi Uap Komponen Pendukung Kompresi Uap Komponen Pendukung Mekanik Komponen Pendukung Kelistrikan...18 BAB III METODA PENELITIAN Gambar dan Cara Kerja Sistem Tujuan Pengambilan Data Titik Pengukuran Alat Ukur Prosedur Pengambilan Data Data Pengamatan Kalibrasi Alat Ukur Langkah Langkah Pengambilan Data...27 BAB IV ANALISIS DATA PENGUKURAN Data Pengukuran Analisis Perbandingan Temperatur Brine Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol...29 vii

9 4.1.2 Analisis Perbandingan Temperatur Produk Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol Analisis Perbandingan Tekanan Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol Analisis Perbandingan Konsunsi Arus Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol Analisis Perbandingan Konsunsi Tegangan Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol Analisis Perbandingan Konsunsi Energi Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol Analisis Perbandingan Coeficient Of Performance (COP) Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol Analisis Perbandingan Efisiensi Sistem Refrigerasi Terhadap Waktu Dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol Pengolahan Data Perhitungan Data Pengukuran Dengan Konsentrasi Larutan refrigerasi Sekunder 40% Propylene Glycol -60% Air Perhitungan Data Pengukuran Dengan Konsentrasi Larutan refrigerasi Sekunder 40% Propylene Glycol -60% Air Perhitungan Data Pengukuran Dengan Konsentrasi Larutan refrigerasi Sekunder 40% Propylene Glycol -60% Air Analisis Keseluruhan Pengolahan Data...49 BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran...51 DAFTAR PUSTAKA...53 LAMPIRAN viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Pemipaan Sistem Refrigerasi Kompresi Uap...8 Gambar 2.2 Siklus sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana...8 Gambar 2.3 Prinsip Kerja Kompresor...9 Gambar 2.4 Prinsip Kerja Kondensor...10 Gambar 2.5 Prinsip Kerja Evaporator...11 Gambar 2.6 Kompresor...13 Gambar 2.7 Kondensor...13 Gambar 2.8 Pipa Kapiler...14 Gambar 2.9 Filter Dryer...16 Gambar 2.10 Sight Glass...17 Gambar 2.11 Akumulator...17 Gambar 2.12 High-Low Pressure Switch...18 Gambar 2.13 High pressure gauge dan Low Pressure Gauge...18 Gambar 2.14 Mini Circuit Breaker...19 Gambar 2.15 Ampere-meter...19 Gambar 2.16 Volt-meter...20 Gambar 2.17 KWH Meter...20 Gambar 2.18 Kontaktor...21 Gambar 2.19 Pilot Lamp...21 Gambar 2.20 Line Up Terminal...21 Gambar 3.1 Skema Mesin Brine Cooling...22 Gambar 3.2 Diagram Pemipaan Sistem dan Titik Pengukuran...23 Gambar 3.3 Autonics...25 Gambar 3.4 High pressure gauge dan Low Pressure Gauge...25 Gambar 3.5 Volt-meter...26 Gambar 3.6 Ampere-meter...26 Gambar 3.7 KWH Meter...26 Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Temperatur Brine dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu...29 ix

11 Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Temperatur Produk dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu...30 Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Tekanan Suction dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu...31 Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Tekanan Discharge dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu...32 Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Arus dengan Variasi Konsentrasi 40% Propylene Glycol terhadap Waktu...33 Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Arus dengan Variasi Konsentrasi 50% Propylene Glycol terhadap Waktu...33 Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Arus dengan Variasi Konsentrasi 60% Propylene Glycol terhadap Waktu...34 Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Tegangan dengan Variasi Konsentrasi 60% Propylene Glycol terhadap Waktu...35 Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Tegangan dengan Variasi Konsentrasi 40% Propylene Glycol terhadap Waktu...35 Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Tegangan dengan Variasi Konsentrasi 50% Propylene Glycol terhadap Waktu...36 Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Konsumsi Daya dengan Variasi Konsentrasi 40% Propylene Glycol terhadap Waktu...37 Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Konsumsi Daya dengan Variasi Konsentrasi 50% Propylene Glycol terhadap Waktu...37 Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Konsumsi Daya dengan Variasi Konsentrasi 60% Propylene Glycol terhadap Waktu...38 Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Coeficient Of Performance aktual dengan Variasi Konsentrasi terhadap Waktu...39 Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Coeficient Of Performance Carnot dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu...40 Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Efisiensi Sistem Refrigerasi dengan Variasi Konsentrasi Propylene Glycol terhadap Waktu...41 Gambar 4.17 Diagram P-H dengan Konsentrasi 40% PG saat Menit Ke x

12 Gambar 4.18 Diagram P-H dengan Konsentrasi 50% PG saat Menit Ke Gambar 4.19 Diagram P-H dengan Konsentrasi 60% PG saat Menit Ke xi

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Campuran Air dengan Refrigeran Sekunder. (Zafer, 2003)...6 Tabel 2.2 Titik Beku Propylene Glycol berdasarkan Campuran Air Pada Temperatur yang Berbeda. ( Engineeringtoolbox.com, 2010)...7 Tabel 4.1 Tabel Pengukuran MenitKe-100 Untuk Konsentrasi 40% Propylene Glycol - 60% Air...42 Tabel 4.2 Tabel Pengukuran MenitKe-170 Untuk Konsentrasi 50% Propylene Glycol - 50% Air...44 Tabel 4.3 Tabel Pengukuran MenitKe-70 Untuk Konsentrasi 60% Propylene Glycol - 40% Air...47 Tabel 4.4 Tabel Perbandingan Hasil Perhitungan Variasi Konsentrasi...49 xii

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran1 Data Pengukuran Lampiran2 Gambar dan Tabel Sifat-Sifat Propylene Glycol Lampiran3 Gambar Sistem xiii

15 ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN Simbol COP a Coeficient of performance aktual COP C Coeficient of performance Carnot h 1 Enthalpy refrigeran masuk kompresor kj/kg h 2 Enthalpy refrigeran keluar kompresor kj/kg h 3 Enthalpy refrigeran keluar kondenser kj/kg h 4 Enthalpy refrigeran masuk evaporator kj/kg I arus listrik ampere Laju aliran massa kg/s P Daya listrik watt Q c Kalor yang dilepas di kondenser kw Q e Kalor yang diserap di evaporator kw q c Efek kondensasi per unit massa kj/kg q e Efek refrigerasi per unit massa kj/kg T e T k Temperatur evaporasi Temperatur kondensasi V Tegangan listrik volt W Kerja kompresi kw w Kerja kompresi per unit massa kj/kg η R efisiensi % o C o C Subscript a aktual C Carnot e evaporasi k kondensasi w kerja kompresi xiv