Laporan Praktikum Mesin Pendingin BAB I PENDAHULUAN

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan hidup manusia semakin berkembang. Diantaranya adalah kebutuhan akan udara bersih dan segar pada daerah yang memiliki suhu udara yang relatif tinggi. Panas yang membuat rang menjadi gerah berada di dalam ruangan pada saat bekerja menjadikan suatu inspirasi bagi para ilmuwan untuk menciptakan alat yang bisa memberikan kesegaran udara di sekitarnya. Oleh karena itu diciptakan alat air cnditining. Kebutuhan akan mesin pendingin yang akhir-akhir ini meningkat, menyebabkan adanya permintaan yang sangat banyak mengenai tenaga-tenaga yang memiliki kemampuan dasar tentang prinsip kerja mesin pendingin. Secara umum mesin pendingin mempunyai prinsip kerja yaitu dengan cara refrigerant yang berada di dalam kmpresr dinaikkan tekanannya sampai menjadi gas. Kemudian zat refrigerant itu dialirkan ke dalam kndensr untuk diubah menjadi cair untuk selanjutnya dialirkan ke dalam katup ekspansi. Setelah melewati katup ekspansi kemudian zat refrigerant itu di ekspansikan ke dalam evapratr dalam keadaan gas untuk mengambil panas dari lingkungan untuk selanjutnya diteruskan ke kmpresr demikian seterusnya. Prinsip kerja dari mesin pendingin dapat diaplikasikan untuk prses pengawetan, penyerapan kalr dari bahan-bahan kimia pada industri petrkimia, perminyakan serta industri lain. 1.2 Rumusan Masalah Pada lapran ini rumusan masalah yang akan dibahas adalah : 1. Berapakah besarnya COP ttal dari seluruh instalasi mesin pendingin, energi yang hilang dari setiap ptngan duct, dan efisiensi ketel sebagai kmpnen pelengkap instalasi P.A. HILTON. 2. Berapakah besarnya kapasitas pendinginan, COP berdasarkan siklus refrigerant, dan efisiensi dari evapratr sebagai kmpnen utama heat exchanger.

2 1.3 Batasan Masalah Untuk lebih mengarahkan praktikum yang dilakukan, maka ada beberapa masalah yang perlu dibatasi. Batasan-batasan tersebut adalah : 1. Tidak membahas secara lebih spesifik mengenai gesekan yang terjadi dalam saluran (duct) yang berpengaruh terhadap lsses yang terjadi. 2. Tidak dibahas secara detail mengenai perpindahan panas antara saluran (duct) dengan lingkungan. 1.4 Maksud dan Tujuan Praktikum A. Dari Air Flw Duct Dengan prinsip-prinsip psykrmetri dan keseimbangan energi dapat ditemukan: 1. Perubahan sifat-sifat udara sepanjang duct dalam Diagram Psykrmetri. 2. C.O.P ttal dari seluruh instalasi Mesin Pendingin. 3. Energi hilang pada setiap ptngan duct. 4. Efisiensi kernel sebagai kmpnen yang instalasi P.A. HILTON B. Dari siklus Refrigerant 1. Siklus refrigerant R-22 aktual. 2. Kapasitas pendinginan (Refrigerating Capasity) 3. C.O.P berdasarkan Siklus Refrigerant. 4. Gabungan dengan data dari Air Flw Ducts dapat mengetahui efisiensi dari evapratr yang merupakan kmpnen utama dalam prses Heat Exchanger. 1.5 Manfaat Praktikum Dengan melaksanakan praktikum mesin pendingin ini, akan dapat memahami dan mengenal prses serta siklus-siklus termdinamika yang terjadi dan dapat mengetahui kmpnen yang terlibat di dalamnya sehingga praktikan dapat mengetahui pengaruh-pengaruhnya dalam unjuk kerja mesin.

3 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika dari penulisan lapran ini adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini membahas mengenai hal-hal yang bersifat umum dalam suatu karya ilmiah, yang meliputi latar belakang masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan praktikum, manfaat praktikum, dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini membahas teri-teri yang digunakan sebagai dasar untuk pembahasan bab-bab selanjutnya meliputi definisi mesin pendingin, dasar pengkndisian udara mesin pendingin, fungsi alat, dan macam macam alat. BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN Bab ini membahas mengenai instalasi mesin pendingin, pengkndisian udara, spesifikasi peralatan, pelaksanaan percbaan. BAB IV PENGOLAHAN DATA Hal-hal yang dibahas dalam bab ini meliputi perhitungan data dan pembahasan data yang diperleh selama pelaksanaan percbaan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang kesimpulan yang didapatkan dari pembahasan yang telah dilakukan serta saran yang diajukan leh praktikan kepada labratrium setelah pelaksanaan praktikum selesai dikerjakan.

4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Mesin Pendingin Mesin pendingin adalah mesin knversi energi yang memindahkan kalr dari reservir bertemperatur rendah menuju reservir bertemperatur tinggi. Secara jelasnya, mesin pendingin merupakan peralatan yang digunakan dalam prses pendinginan suatu materi (fluida) sehingga mencapai temperatur dan kelembapan yang diinginkan dengan jalan menyerap panas (kalr) dari materi (fluida) yang dikndisikan atau dari reservir bertemperatur rendah menuju reservir bertemperatur tinggi dengan bantuan kerja dari luar untuk mendapatkan efek pendinginan. 2.2 Mesin Pendingin Sejarah Mesin Pendingin Perkembangan siklus refrigerant dan mesin pendingin merintis jalan bagi pertambahan dan penggunaan mesin penyegar udara (air cnditining). Teknlgi ini dimulai leh Cagnicered De La Tur (Perancis,1832) kemudian dilanjutkan leh Hurprey Day dan asistennya M.Faraday (Inggris,1824) lalu Jsep M.C.Credy (Amerika,1887) yang pertama membuat instalasi mesin pendingin yang dinamakan mesin pencuci udara (air washer) yaitu sistem pendingin yang menggunakan gerakan air, sedangkan Dr. Willis Hulan Carrier (Amerika, 1906) membuat alat pengukur temperatur dengan kelembapan udara yang kemudian dipatenkan pada tahun Pada peralihan abad 19 sampai dengan abad 20, kmpresr digerakkan leh uap dengan kecepatan maksimal serpid. Pada tahun 1990 industri refrigerasi kental diwarnai peralihan dari knsumsi es alami ke es buatan dan persaingan antara kedua prduk tersebut sekitar 15 tahun. Air cnditining dngan kapasitas 450 tn untuk pertama kalinya dipasang di New Yrk Exchange dan sistem yang sama pada waktu yang hampir sama dipasang di sebuah gedung teater di Jerman. Tahun 1905 Garder T Frness mempatenkan kmpresr temuannya dimana gas refrigerant dari 2 buah evapratr dengan tekanan berbeda bisa ditarik dan ditekan dalam satu

5 silinder tunggal. Menariknya, penemuan itu baru dikembangkan 40 tahun kemudian. Memasuki tahun 1911 kecepatan kmpresr meningkat menjadi rpm dan pada tahun 1915 untuk pertama kalinya kmpresr dua tingkat diperasikan. Sistem ini masih belum bisa sempurna dan dipakai pada tahun Setelah perang dunia pertama bir standar Amerika membuat rumusan yang akurat untuk panas laten es sehingga sistem perancangan jet mulai digunakan pada industri minyak Macam Mesin Pendingin Berdasarkan penggunaannya, mesin pendingin dibedakan menjadi 3 macam, yaitu : 1. Air cnditiner Untuk mempertahankan kelembapan relatif di dalam suatu ruangan, sehingga diperleh kesegaran serta kenyamanan. Mesin ini banyak digunakan pada labratrium, tempat tinggal, kantr, dll 2. Cld strage Mesin ini digunakan untuk menjaga kestabilan temperatur ruangan (menjaga temperatur dan kelembapan). Berfungsi untuk menyimpan bahan makanan dan minuman, alat kedkteran, dan yang lainnya. 3. Freezer Mesin ini berfungsi untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah dan biasanya mencapai 0 0 C. Digunakan pada pembuatan es, untuk pengawetan daging, ikan, dan lainnya. Menurut cara kerjanya, mesin pendingin dibagi menjadi : a. Mesin pendingin dengan siklus kmpresi uap Mesin ini menggunakan kmpresr untuk menaikkan tekanan uap zat pendingin dari evapratr kemudian mendrngnya ke dalam kndensr agar mudah diembunkan. Siklus pada mesin ini hampir menggunakan kebalikan dari siklus rankine, perbandingannya adalah siklus ini menggunakan klep yang menghasilkan penurunan tekanan secara isenthalpy.

6 Gambar 2.1 Sistem Pendinginan Kmpresi Uap Sumber : Refrigerasi dan Pengkndisian Udara (W.F.Stecker,1992 : 187) b. Mesin pendingin dengan siklus pendinginan absrbsi Mesin ini menggunakan zat penyerap, generatr, dan absrbsi fluida. Kerja sistem zat pendingin yang bertekanan rendah dihisap leh larutan cair dalam absrber. Prses absrbsi dilakukan secara adiabatis, suhu larutan naik dan absrbsi uap akan berhenti. Untuk mengaitkan prses absrbsi, absrber didinginkan leh udara atau air lalu melepas kalr ke udara bebas. Lalu dipmpakan ke tekanan tinggi. Di dalam generatr uap dikeluarkan dan larutan penyerap dengan menambahkan kalr. Larutan cairan dikembalikan ke absrber melalui katup thrttle untuk menurunkan tekanan. Gambar 2.2 Sistem Pendinginan Absrbsi Sumber : Refrigerasi dan Pengkndisian Udara (W.F.Stecker,1992 : l87) Fungsi Mesin Pendingin Secara umum mesin pendingin mempunyai fungssi sebagai berikut : 1. Menjaga temperatur udara yang berada pada suatu ruang 2. Menyimpan bahan makanan agar tidak cepat membusuk 3. menyerap kalr yang ada pada suatu ruangan

7 1.2.4 Bagian Utama Mesin Pendingin Kmpresi Uap 1. Kmpresr Alat yang digunakan untuk mengkmpresikan refrigerant (zat pendingin) yang berbentuk uap ke dalam kndensr sehingga tekanannya naik dan mudah diembunkan. a. Kmpresr psitif Gas masuk ke dalam silinder dan dikmpresikan b. Kmpresr dinamik Gas yang dihisap masuk dipercepat alirannya leh sebuah impeler yang kemudian merubah energi kinetik untuk menaikkan tekanan Kmpresr dapat diglngkan berdasarkan spesifikasinya antara lain : 1. Berdasarkan metde kmpresi terbagi menjadi 2 jenis yaitu : a. Metde kmpresi psitif dibagi menjadi 4 yaitu : - Kmpresi trak blak-balik Gambar 2.3 Kmpresi trak blak-balik Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 127) - Kmpresi tingkat gan da blak-balik Gambar 2.4 Kmpresi tingkat ganda blak-balik Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 129)

8 - Kmpresr putar Gambar 2.5 Mekanisme Kmpresr Putar Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 127) - Kmpresr Sekrup Gambar 2.6 Mekanisme Kmpresr Sekrup Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 131) b. Metde Kmpresi sentrifugal dibagi menjadi 2 jenis, yaitu : - Kmpresr sentrifugal tunggal - Kmpresr sentrifugal tingkat ganda 2. Pengglngan berdasarkan bentuk : - Kmpresr vertikal - Kmpresr hrizntal - Kmpresr sumbu banyak 3. Pengglngan berdasarkan kecepatan putar : - Jenis kecepatan tinggi - Jenis kecepatan rendah 4. Pengglngan berdasarkan refrigerant - Kmpresr amnia - Kmpresr fren

9 - Kmpresr CO2 5. Pengglngan berdasarkan knstruksi - Jenis terbuka - Jenis hermetik Pada dasarnya kmpresr hermetik hampir sama dengan kmpresr semi hermetik. Perbedaannya terletak pada penyambungan rumah baja kmpresr dengan statr mtr penggeraknya. Pada kmpresr jenis semi hermetik rumah tersebut terbuat dari besi tuang dan bagian penutup dan penyambungnya masih dapat terbuka. Sebaliknya kmpresr hermetik rumah kmpresr dibuat dari baja dengan sambungan las sehingga tidak dapat terbuka. Gambar 2.7 Kmpresr Hermetik Sumber : Annymus 1 : Kndensr Alat yang berfungsi untuk mengubah refrigerant (zat pendingin) yang mempunyai fase/wujud uap menjadi cair pada tekanan knstan (sebagai alat pengembun refrigerant). Kndensr dibagi menjadi 4, yaitu : a. Kndensr tabung dan pipa hrizntal Banyak digunakan pada unit pendinginan air dan penyegar udara baik untuk amnia maupun fren. Untuk amnia pipa pendingin biasanya terbuat dari pipa baja. Sedangkan pada fren pipa pendingin menggunakan pipa tembaga. Jika dikehendaki adanya ketahanan krsi sebaiknya digunakan pipa kuningan atau cupr nikel dan pelat pipa kuningan.

10 Gambar 2.8 Kndensr tabung dan pipa hrizntal Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 150) b. Kndensr tabung dan pipa cil Banyak digunakan pada unit fren sebagai refrigerant berkapasitas kecil misal pada penyegar udara jenis paket pendinginan air dan sebagainya. Pipa pendinginan terbuat dari tembaga dengan atau tanpa sirip. Pipa itu mudah dibuat dan harganya murah. Gambar 2.9 Kndensr tabung dan kil Sumber : Penyegaran Udara,(Wirant Aris, 2002 : 151) c. Kndensr jenis pipa ganda Merupakan susunan dari dua pipa kaksial yang dipakai pada pipa refrigerasi berkapasitas rendah dan fren sebagai refrigerant-nya. Digunakan pipa dalam dan pipa luar terbuat dari pipa tembaga dan bersirip.

11 Gambar 2.10 Kndensr Jenis Pipa Ganda Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 152) d. Kndensr Pendingin Udara Kil Bersirip Pelat Terdiri dari kil pipa pendingin bersirip pelat dengan sirip alumunium atau pipa tembaga dan sirip tembaga. Gambar 2.11 Kndensr Pendingin Udara Kil Bersirip Pelat Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 152) 3. Katup Ekspansi Mempunyai fungsi untuk menguapkan cairan refrigerant agar mudah menguap jika mendapat panas. Ada 3 jenis katup ekspansi, yaitu :

12 a. Katup Ekspansi Otmatik Termstatik Jenis Pengaman Gambar 2.12 Katup Ekspansi Otmatik Termstatik Jenis Pengaman Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 163) b. Katup Ekspansi Manual Adalah katup ekspansi dengan thrttle yang diatur secara manual yaitu menggunakan katup jarum yang berbeda dengan katup stp biasa. Gambar 2.13 Katup Ekspansi Manual Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 163)

13 c. Katup ekspansi tekanan knstan Katup digerakkan leh tekanan evapratr untuk mempertahankan tekanan knstan di evapratr. Gambar 2.14 Katup Ekspansi Tekanan Knstan Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 163) 4. Evapratr Berfungsi untuk menyerap panas dari udara luar sehingga refrigerant berubah fase menjadi uap. Evapratr dibagi dalam beberapa glngan sesuai dengan refrigerant yang ada di dalamnya, yaitu : a. Jenis ekspansi kering Cairan yang diekspansikan melalui katup ekspansi pada waktu masuk ke dalam evapratr sudah dalam keadaan campuran dengan uap sehingga keluar dari evapratr dalam keadaan kering. b. Jenis setengah basah Evapratr dengan kndisi refrigerant antara evapratr jenis ekspansi kering dan evapratr jenis basah. Dalam evapratr jenis basah selalu ada refrigerant dalam pipa penguapannya. c. Basah Dalam evapratr ini sebagian besar evapratr terdiri leh cairan refrigerant. Evapratr memiliki 3 macam knstruksi, yaitu :

14 a. Evapratr Tabung Dan Kil Dipakai pada mesin pendingin kecil. Terdapat pipa kil tunggal atau pipa ganda di dalam sebuah silinder. Gambar 2.15 Evapratr Tabung Dan Kil Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 157) b. Evapratr Tabung Dan Pipa Jenis Ekspansi Kering Menggunakan banyak pipa yang dipasang di dalam tabung seperti pada gambar di bawah ini : Gambar 2.16 Evapratr Tabung Dan Pipa Jenis Ekspansi Kering Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 157) c. Evapratr Kecil Dengan Pendingin Udara Terdiri dari pipa kil bersirip di bagian luarnya. Ada 2 macam kil dengan pendinginan udara ekspansi langsung. Pada ekspansi

15 langsung refrigerant diuapkan langsung di pipa evapratr. Sedangkan pada ekspansi tak langsung udara didinginkan dulu leh refrigerant. Gambar 2.17 Evapratr Kecil Dengan Pendingin Udara Sumber : Penyegaran Udara, (Wirant Aris, 2002 : 160) Siklus Mesin Pendingin Siklus termdinamika mesin pendingin yang ideal adalah siklus mesin carnt terbalik, tetapi siklus ini sulit untuk dicapai. Gambar 2.18 : Diagram T-S Siklus Mesin Pendingin Sumber : Refrigerasi dan Pengkndisian Udara (W.F.Stecker,1992 : 187) Keterangan : 1-2 : kmpresi adiabatis reversible dari Tb ke Ta 2-3 : prses pelepasan panas pada temperatur dan tekanan knstan 3-4 : prses ekspansi secara isentrpik 4-1 : prses penguapan refrigerant pada temperatur dan tekanan knstan Untuk siklus pendingin aktual dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

16 Gambar 2.19 : Siklus Aktual Mesin Pendingin Sumber : Refrigerasi dan Pengkndisian Udara (W.F.Stecker,1992 : 184) Keterangan : 1-2 : kmpresi adiabatis reversible di kmpresr 2-3 : prses pelepasan panas pada tekanan knstan (prses kndensasi pada kndensr) 3-4 : prses ekspansi secara isenthalpy pada expansin valve 4-1 : prses penyerapan panas secara isbaris dan penguapan refrigerant yang berlangsung secara isbaris pada evapratr Pada kmpnen-kmpnen mesin pendingin terjadi perubahan-perubahan, yaitu : - pada kmpresr (1-2) - Enthalpy, tekanan, dan temperatur naik - entrpy knstan - perubahan fase dari uap jenuh ke uap panas lanjut - pada kndensr (2-3) - Enthalpy dan temperatur turun - tekanan knstan - perubahan fase dari uap panas lanjut ke cair jenuh - terjadi pelepasan kalr - pada expansin valve (3-4) - Enthalpy knstan - entrpy naik - perubahan fase dari cair jenuh menjadi uap basah - pada evapratr (4-1) - tekanan knstan

17 - Enthalpy dan entrpy naik - perubahan fase dari uap basah menjadi uap jenuh Pada siklus aktual terjadi penyimpangan-penyimpangan yang disebabkan leh : - Sub cling, terjadi karena jumlah panas yang diambil dari refrigerant leh air pada kmpresr terlalu berlebihan sehingga menyebabkan penyimpangan dari titik 3 ke 3. - Superheating, terjadi karena jumlah panas yang diserap leh refrigerant terlalu banyak sehingga terjadi penyimpangan dari titik 1 ke 1. - Pressure drp pada kndensr dan evapratr, terjadi karena uap refrigerant masuk ke ruang yang lebih besar, adanya lsses akibat belkan, gesekan antara fluida dan dinding pipa, kebcran, atau islasi yang kurang baik pada saluran atau pmpa sehingga prses tidak isbarik. Gambar 2.20 : Daur kmpresi uap nyata dibandingkan dengan daur standar Sumber : Refrigerasi dan Pengkndisian Udara (W.F.Stecker,1992 : 191) AC Central AC central sistem pendinginan ruangan yang dikntrl dari satu titik atau tempat dan didistribusikan secara terpusat ke seluruh isi gedung dengan kapasitas yang sesuai dengan ukuran ruangan dan isinya dengan menggunakan saluran udara/ducting ac.

18 Gambar 2.21 Ducting AC Sumber : Annymus 2 : 2013 Secara garis besar sistem AC central terbagi atas beberapa kmpnen, yaitu : 1. Chiller/cndencing unit/utdr ac Pada unit pendingin atau chiller yang menggunakan sistem kmpresi uap, kmpnennya terdiri dari kmpresr, kndensr, alat ekspansi, dan evapratr. Pada chiller biasanya tipe kndensrnya adalah water-cled kndensr. Air untuk mendinginkan kndensr dialirkan melalui pipa yang kemudian utputnya didinginkan kembali secara evaprative cling pada cling twer. Pada kmpnen evapratr, jika sistemnya indirect cling maka fluida yang didinginkan tidak langsung udara melainkan air yang dialirkan melalui sistem pemipaan. Air yang mengalami pendinginan pada evapratr dialirkan menuju sistem penanganan udara (AHU) menuju kil pendingin.

19 Gambar 2.22 Chiller AC Central Sumber : Annymus 3 : AHU (Air Handling Unit) Prinsip kerja secara sederhana pada unit penanganan udara ini adalah menyedt udara dari ruangan (return air) yang kemudian dicampur dengan udara segar dari lingkungan (fresh air) dengan kmpsisi yang bisa diubah-ubah sesuai keinginan. Campuran udara tersebut masuk menuju AHU melewati filter, fan sentrifugal dan kil pendingin. Setelah itu udara yang telah mengalami penurunan temperatur didistribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran udara (ducting) yang telah dirancang terlebih dahulu sehingga lkasi yang jauh sekalipun bisa terjangkau. AHU memiliki beberapa kmpnen yang ada di dalamnya antara lain : a. Filter Merupakan penyaring udara dari ktran, debu, atau partikel-patikel lainnya sehingga diharapkan udara yang dihasilkan lebih bersih. b. Centrifugal Fan Merupakan kipas/blwer sentrifugal yang berfungsi untuk mendistribusikan udara melewati ducting menuju ruangan-ruangan. c. Kil Pendingin Merupakan kmpnen yang berfungsi untuk menurunkan temperatur udara.

20 Beberapa kelemahan dari sistem ini adalah jika satu kmpnen mengalami kerusakan dan sistem AC central tidak bekerja maka semua ruangan tidak akan merasakan udara sejuk. Selain itu jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka pengaturannya harus pada termstat di kil pendingin pada kmpnen AHU. Gambar 2.23 Air Handling Unit Sumber : Annymus 4 : Cling Twer Fungsi utamanya sebagai alat untuk mendinginkan air panas dari kndensr dengan cara dikntakkan langsung dengan udara secara knveksi paksa menggunakan fan / kipas. Knstruksi cling water terdiri dari sistem pemipaan dengan banyak nzzle, fan / blwer. Bak penampung, casing. Prses yang terjadi pada chiller atau unit pendingin untuk sistem AC central dengan sistem kmpresi uap terdiri dari prses kmpresi, kndensasi, ekspansi, dan evaprasi. Prses ini terjadi dalam satu siklus tertutup yang menggunakan fluida kerja berupa refrigerant yang mengalir dalam sistem pemipaan yang terhubung dari satu kmpnen ke kmpnen lainnya. Kndensr pada chiller biasanya berbentuk watercled cndenser yang menggunakan air untuk prses pendinginan refrigerant. Secara umum bentuk knstruksinya berupa shell & tube dimana air memasuki shell/tabung dan uap refrigerant superheat mengalir dalam pipa yang berada di dalam tabung sehingga terjadi prses pertukaran kalr. Uap refrigerant superheat berubah fase menjadi cair yang memiliki tekanan tinggi mengalir menuju alat ekspansi,

21 sementara air yang keluar memiliki temperatur yang lebih tinggi karena air ini akan digunakan lagi untuk prses pendinginan kndensr maka tentu saja temperaturnya harus diturunkan kembali atau didinginkan pada cling twer. Langkah pertama adalah memmpa air panas tersebut menuju cling water/cling twer melalui sistem pemipaan yang pada ujungnya memiliki banyak nzzle untuk tahap spraying atau semburan. Air panas yang keluar dari nzzle secara langsung sementara itu udara atmsfer dialirkan melalui atau berlawanan dengan arah jatuhnya air panas karena pengaruh fan/blwer yang terpasang pada cling twer. Untuk menguapkan 1 kg air diperlukan kira-kira 600 kcl dengan mengeluarkan kalr laten dengan mengungkapkan sebagian dari air maka sebagian besar air pendingin dapat didinginkan, misalnya 1% dari air dapat diuapkan, air dapat diturunkan temperaturnya sebanyak 6 C dengan menara pendingin. Sistem ini sangat efektif dalam prses pendinginan air karena suhu kndensasina sangat rendah mendekati suhu wet bulb udara. Air yang sudah mengalami penurunan temperatur ditampung dalam bak untuk kemudian dipmpa kembali menuju kndensr yang berada di dalam chiller. Pada cling twer juga dipasang katup yang dihubungkan ke sumber air terdekat untuk menambah kapasitas air pendingin jika terjadi kehilangan air ketika prses evaprasi cling tersebut. Prestasi menara pendingin biasanya dinyatakan dalam range dan apprach dimana range adalah penurunan suhu air yang melewati cling twer dan apprach adalah selisih antara suhu udara wet-bulb dan suhu air yang keluar. Perpindahan kalr yang terjadi pada cling twer berlangsung dari air ke udara tak jenuh. Ada 2 penyebab terjadinya perpindahan kalr yaitu perbedaan suhu dan perbedaan tekanan parsial antara air dan udara. Suhu pengembunan yang rendah pada cling twer membuat sistem ini lebih hemat energi jika digunakan untuk sistem refrigerasi pada skala besar seperti chiller. Salah satu kekurangannya adalah bahwa sistem ini tidak praktis karena jarak yang jauh antara chiller dan cling twer sehingga memerlukan sistem pemipaan yang

22 relatif panjang. Selain itu juga biaya perawatan cling twer cukup tinggi dibandingkan sistem lainnya. Gambar 2.24 Cling Twer Sumber : Annymus 5 : Pmpa Sirkulasi Berfungsi untuk menaikkan tekanan dan menyirkulasi udara/fluida ke tempat lain dalam sistem pemipaan. 5. Ducting/saluran Merupakan media penghubung antara AHU dengan ruangan yang dikndisikan udaranya, fungsi utama ducting adalah meneruskan udara yang didinginkan leh AHU untuk kemudian didistribusikan ke masingmasing ruangan. Kelebihan dan kekurangan sistem AC central - Kelebihan - Kebisingan dan getaran mesin pendingin hampir tidak mempengaruhi ruangan - Perbaikan dan pemeliharaan lebih mudah - Seluruh beban pendingin semua ruangan dalam bangunan dapat dilayani leh suatu sistem (unit) saja - Kelembapan udara dapat diatur - Kekurangan - Harga pembuatan awal dangat mahal - Biaya perasinal mahal

23 - Unit central tidak dapat dipakai untuk rumah sakit, karena dapat menyebarkan kuman/bakteri pasien dari suatu ruangan ke ruangan lain - Jika salah satu kmpnen mengalami kerusakan dan sistem ac central tidak dapa berperasi - Jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka pengaturannya harus pada termstat di kil pendingin pada kmpnen AHU Beban Pendinginan 1. Internal a. Prduk (rang) Beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalr yang dilepas dari prduk (rang) yang berada di dalam ruangan pendinginan itu. Beban ini tergantung dan sebanding dengan banyaknya rang (n), kalr yang dilepas (q) dan faktr beban (CL). b. Peralatan Beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalr yang dilepas dari peralatan-peralatan yang berada di dalam ruangan pendinginan tersebut. Beban ini tergantung dan sebanding dengan besarnya pwer atau daya (P), faktr bullast (CB) dan faktr beban (CL). qx = P.Bf.CLf dimana : qx : beban pendinginan peralatan (J/s) P : pwer peralatan Bf : faktr bullast (lampu F 1,25 ; lampu pijar = 30) CLf : faktr beban pendinginan 2. Eksternal a. Ventilasi Beban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara dengan luar ruangan tetapi terkendali untuk memenuhi kebutuhan akan udara yang dibutuhkan leh tiap prduk (rang). Beban ini tergantung dan sebanding dengan jumlah rang (n), kebutuhan udara tiap rang (Vr), besar perbedaan enthalpy udara luar dengan dalam serta densitas (ρ).

24 qb = n.mv. h.clf dimana : qb : beban pendinginan ventilasi (J/s) mv : kebutuhan udara tiap detik (kg/s) h : kandungan kalr (beda enthalpy luar & dalam) Kj/kg b. Infiltrasi Beban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara pendinginan denganudara luar tanpa terkendali. Beban ini tergantung dan sebanding dengan bukaan tiap jalan (x), vlume ruangan (Vr), besar perbadaan enthalpy udara luar dengan dalam, serta densitas (ρ). qa = v. h.clf dimana : qa : beban pendinginan infiltrasi (J/s) v : laju infiltrasi CLf : faktr beban pendinginan c. Radiasi Beban pendinginan yang disebabkan adanya kalr yang berasal dari luar ruangan berupa radiasi sinar matahari (beban panas matahari yang melalui permukaan tembus cahaya). d. Perpindahan panas Beban pendinginan yang disebabkan adanya kalr yang diserap leh dinding (tak tembus cahaya) yang kemudian terknduksi ke dalam ruangan. Q = u.a. T (Kj/det) dimana : u : kefisien perpindahan panas ttal (KJ/det.m 2.K) A : luas panas (m 2 ) T : beda suhu terhadap lingkungan (K)

25 2.2.8 Refrigerant Refrigerant adalah zat yang pada tekanan 1 atm mempunyai titik didih sangat rendah sampai -157 C. refrigerant bertindak sebagai media penghantar kalr pada prses pemindahan kalr dari prduk yang diinginkan ke media pendingin. Refrigerant mengalir dalam refrigeratr dan bersirkulasi melalui kmpnen fungsinal untuk menghasilkan efek mendinginkan dengan cara menyerap panas melalui ekspansi dan evaprasi Macam macam Refrigerant 1. Berdasarkan penggunaan refrigerant dibagi menjadi 2 yaitu : a. Refrigerant Primer Refrigerant yang digunakan pada sistem kmpresi uap (R-22, R- 134). b. Refrigerant Sekunder Cairan-cairan yang digunakan untuk membawa energi kalr bersuhu rendah dari suatu lkasi ke lkasi lain. 2. Berdasarkan kmpnen penyusun a. Senyawa Hlcarbn Mempunyai satu atau lebih atm dari salah satu halgen (klrin, flurin, brmin) Tabel 2.1 Penamaan refrigerant Nmr Refrigerant Nama Kimia Rumus Kimia 11 Triklr mnflur metana cc 3 F 12 Diklr diflur metana cc 2 F 2 13 Triklr triplr metana cc 2Fcc F 2 Persamaan : Nmr pertama dari kanan : Jumlah atm flrida pada senyawa (F) Nmr kedua dari kanan : Jumlah atm H dikurangi satu dari jumlah atm hydrgen Nmr ketiga dari kanan : Jumlah atm C ditambah 1 dari jumlah atm hydrgen dari senyawa

26 b. Anrganik Merupakan refrigerant terdahulu yang masih digunakan pada saat ini, cnth : amnia (NH 3 ), air (H 2 O), udara, CO 2, SO 2. c. Hidrcarbn Banyak senyawa hidrcarbn yang digunakan sebagai refrigerant, khususnya untuk dipakai pada industri perminyakan dan petrkimia. Diantaranya adalah metana (CH 4 ), prpana (C 3 H 8 ) dan etana (C 2 H 6 ). d. Azetrp Suatu senyawa azetrp dua substansi adalah campuran yang dapat dipisahkan kmpnen-kmpnennya secara destilasi. Azetrp menguap dan mengembun sehingga suatu substansi tunggal yang sifat-sifatnya berbeda dengan unsur pembentuknya. Misal : refrigerant SO 2 yang merupakan campuran 48,8% R-22 dengan 51,2% R Syarat syarat Refrigerant Agar diperleh sistem refrigerasi yang memiliki pefrma maksimum maka pemilihan refrigerant harus benar-benar diperhatikan. Adaun syarat-syaratnya antara lain 1. Tekanan penguapan harus tinggi Sebaiknya refrigerant memiliki temperatur penguapan pada tekanan yang lebih tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada evapratr dan turunnya efisiensi vlumetrik karena naiknya perbandingan kmpresi. 2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi Apabila tekanan pengembunannya rendah, maka perbandingan kmpresinya menjadi lebih rendah sehingga penurunan prestasi kmpresr dapat dihindari. Mesin dapat bekerja lebih aman. 3. Kalr laten penguapan harus tinggi Karena menguntungkan untuk kapasitas refrigerasi yang sama jumlah refrigerant bersirkulasi menjadi lebih kecil. 4. Vlume spesifik (terutama dalam fase gas)

27 Memungkinkan penguapan kmpresr dengan vlume langkah trak yang lebih kecil. 5. Kefisien prestasi harus tinggi. 6. Knduktivitas termal yang tinggi. 7. Visksitas yang rendah dalam fase cair maupun gas 8. Refrigerant harus stabil dan tidak bereaksi pada material 9. Tidak bleh mudah terbakar 10. Harga tidak mahal 11. Mudah diperleh 12. Tidak berbau 13. Ramah lingkungan 14. Tidak bleh beracun Kelebihan dan Kekurangan Refrigerant Hydrcarbn dan Hlcarbn a. Refrigerant Hlcarbn - Kelebihan 1. Kemudahan mengalir yang tinggi keadaan cair 2. Tidak menyebabkan ledakan 3. Tidak membawa aliran listrik 4. Tekanan kndensasi dan suhu keluar yang tinggi dalam mesin refrigerant - Kekurangan 1. Dapat menyebabkan kerusakan lapisan zn dan pemanasan glbal 2. Jenis refrigerasi yang kurang aman untuk digunakan dalam prses refrigerant b. Refrigerant hydrcarbn - Kelebihan 1. Ramah lingkungan yang ditunjukkan dengan nilai zn depleting ptensial 2. Prperti termfisika dan karakteristik perpindahan yang baik 3. Kerapatan fase uap yang rendah 4. Kelarutan yang baik 5. Dapat menurunkan knsumsi tenaga listrik 15 25%

28 - Kekurangan 1. Sifatnya mudah terbakar Istilah - istilah Mesin Pendingin 1. Panas Laten Adalah jumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat dimana akan menyebabkan terjadinya perubahan fase/wujud dari zat yang bersangkutan tanpa mengalami perubahan temperatur. 2. Panas Sensible Adalah jumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat dimana akan menyebabkan terjadinya perubahan temperatur tanpa mengalami perubahan fase/wujud dari zat yang bersangkutan. 3. Panas Spesifik Adalah jumlah panas/kalr yang diperlukan setiap kilgram massa zat untuk menaikkan temperaturnya sebesar satu derajat Celcius. 4. Wet Bulb Temperatur Adalah temperatur udara yang tidak memperhitungkan pengaruh radiasi, knduksi, dan knveksi. 5. Dry Bulb Temperatur Adalah temperatur udara yang memperhitungkan.pengaruh radiasi, knduksi, dan knveksi. 6. Dew pint Temperatur Adalah temperatur pada saat udara menjadi jenuh, artinya udara mulai berubah menjadi kndensat (mengembun) setelah mengalami prses pendinginan pada tekanan knstan dan kelembaban abslut yang knstan. 7. Kelembaban Abslut Adalah perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering dalam suatu vlume campuran. 8. Kelembaban Relatif Adalah perbandingan antara tekanan parsial uap air dalam suatu campuran tehadap tekanan jenuhnya pada temperatur yang sama.

29 9. Refrigerant effect Yaitu kemampuan suatu refrigerant (zat pendingin) untuk menyerap panas/kalr agar berubah fase/wujudnya berubah dari cair menjadi uap. 10. Enthalpy Adalah jumlah kalr yang dikandung leh setiap kilgram zat pada tekanan dan temperatur tertentu ditambah dengan kerja yang bekerja pada zat tersebut yang merupakan perkalian antara tekanan yang bekerja pada zat tersebut dengan vlume spesifiknya. 11. Ceficient f Perfrmance (COP) Adalah perbandingan antara panas yang diserap leh refrigerant (zat pandingan) dengan kerja kmpresr. 12. Beban Pendinginan Yaitu kalr yang diambil tiap detik dari prduk yang diinginkan (kj/detik). Manfaatnya untuk meramalkan kalr yang mampu diserap tiap detik leh instalasi mesin pendingin. 13. Kapasitas Pendinginan Adalah jumlah kalr yang diserap leh refrigerant dari benda atau fluida yang hendak didinginkan. 14. Tr refrigerant Laju aliran kapasitas refrigerant digunakan untuk menyerap panas yang ada di dalam sistem tiap satuan waktu. Jadi tr refrigerant merupakan satuan daya dalam British (Btu/jam) Rumus - rumus yang Digunakan 1. Kapasitas Pendinginan Kapasitas pendinginan adalah panas yang diserap leh refrigerant (zat pendingin) dari fluida. Q r = m r ( h 1 -h 2 ) Dimana : m r = massa refrigerant yang mengalir persatuan waktu [kj/kg] h 1 = enthalpy refrigerant keluar evapratr [kj/kg] h 2 = enthalpy refrigerant masuk evapratr [kj/kg]

30 2. Daya Kmpresr (W) Kerja dari kmpresr perstuan waktu yang masuk kedalam sistem. W = m r ( h 1 -h 2 ) Dimana : h 1 = enthalpy refrigerant masuk kmpresr [kj/kg] h 2 = enthalpy refrigerant keluar kmpresr [kj/kg] 3. Kapasitas kndensr (Q 1 ) Kapasitas kndensr adalah banyaknya panas (kalr) yang dilepaskan leh refrigerant (zat pendingin). Q 1 = M r ( h 3 -h 2 ) Dimana : h 2 = Enthalpy refrigerant masuk kndensr [kj/kg] h 3 = Enthalpy refrigerant keluar kndensr [kj/kg] 4. Perfrmance Mesin Pendingin a. Refrigerant effect ( Q e ) Jumlah panas yang diserap leh satuan berat refrigerant. Q e = h 1 -h 4 b. Ceficiant f Perfrmance (COP) Qe COP W Rumus rumus penglahan data 1. Kndisi pada penampang C-D pada air flw rate Gambar 2.25 Penampang C-D

31 Sumber : Mdul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB Keseimbangan Energi m c h c m a h a = - H 2 + H LC-D Kekekalan massa aliran fluida: m c = m a m 0 ; m 0 = massa alir udara lewat riface pada ujung duct m Kalr sensibel Dengan: P H2 [kg/detik] = m D. C P. ΔT Z = tinggi skala pada inclined manmeter ( mmh2o ) V D h C h D P H2 = vlume spesifik udara pada penampang di C-D, bisa dicari dari diagram psycmetry = enthalpy udara di penampang C = enthalpy udara di penampang D = Daya reheater H1 C-D = kerugian energi pada daerah C-D C p 2. Kndisi penampang B C z V D = panas jenis udara antara C-D Gambar 2.26 penamang B C Sumber : Mdul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB Kesetimbangan energi: m B h B = Q ref + m cn h cn + H1 B-C + m c h c

32 Kekekalan massa m B - m C = m Cn m B = m C + m Cn Didapat 1) Beban pendinginan evapratr Q ref, sehingga dapat dihitung. 2) Lsses f energy H1 B-C dalam [kj/s] Dimana : W cmp h 1 h 2 h cn m cn m ref h 1B-C h B & h C COP tt Q W ref cmp = daya sebenarnya kmpresr, bisa dilihat dari spesifikasi peralatan atau vltmeter dan amperemeter = enthalpy refrigerant sesudah keluar evapratr = enthalpy refrigerant sebelum keluar evapratr = enthalpy air kndensasi = laju alir massa air kndensasi = laju alir massa refrigerant = kerugian energi pada daerah B-C = enthalpy udara di B dan C dicari dari diagram psycmetry 3. Kndisi Pada penampang A-B Gambar 2.27 Penamang A B Sumber : Mdul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB

33 Keseimbangan energi m A. h A + m B. h B = P m - m s. h s + Pp + H L A-B Kekekalan massa m B = m A + m S Didapat: 1) Kerugian Energi (H L A-B ) 2) Dengan mengabaikan lsses yang dapat dihitung efisiensi ketel uap: K Q P K K K m. h s P k s % Dimana : P M m s H s P p P k m A : daya mtr penggerak blwer yang besarnya sebanding dengan psisi regavlt [%] dan spesifikasi mtr penggeraknya : laju alir massa uap yang disuplai blier : enthalpy uap : daya pemanas preheater : daya pemanas blier : laju alir massa udara luar yang dihisap blwer H 1A-B : kerugian energi pada daerah A-B Untuk COP aktual dapat dicari dengan persamaan : Dimana : Q 1 = Q ref untuk COP aktual = m B h B (m C h C + m cn h cn ) Sedangkan COP ideal dapat dicari dengan persamaan

34 Dimana harga h 1,h 2 dan h 4 bisa dilihat pada diagram (P-h) 2.3 Dasar Pengkdisian Udara Psikmetri Psikmetri merupakan kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan uap air. Psikmetrik mempunyai arti penting dalam pengkndisian udara atau penyegaran udara karena atmsfer merupakan campuran antara udara dan uap air. Selain untuk mengetahui sifat-sifat termdinamika udara, diagram psikmetri juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi prses fisik yang terjadi di lingkungan, antara lain. Gambar 2.28 Psikmetri Sumber : Annymus 6 : Temperatur Bla Basah (Wet Bulb) dan Temperatur Bla Kering (Dry Bulb)

35 a. Temperatur bla basah Sensr pada termmeter dibalut kain basah untuk menghilangkan efek radiasi panas. b. Temperatur bla kering Temperatur dapat dibaca dengan sensr kering dan terbuka namun tidak tetap karena pengaruh radiasi panas, kecuali memperleh ventilasi cukup baik Dew Pint Temperatur dew pint adalah temperatur dimana embun mulai terbentuk. Artinya udara mulai berubah menjadi embun setelah mengalami prses pendinginan pada tekanan knstan Abslute Humidity dan Relative Humidity Apabila atmsfer tanpa kandungan uap air, maka campuran gas dikenakan denagn udara kering (dry air). Apabila uap air ada dalam gas tersebut dikenal dengan udara basah (wet air). Jumlah uap air ruang kurang dari tekanan jenuh temperatur tertentu mengandung uap air maka penguapan akan berlangsung terus sampai tekanannya menjadi tekanan jenuh untuk temperatur tersebut. Relative humidity digunakan untuk menyatakan perbandingan antara tekanan parsial uap air suatu campuran terhadap tekanan jenuhnya pada temperatur yang sama.

36 BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAN 3.1 Instalasi Mesin Pendingin dan Pengkndisian Udara Gambar 3.1 Instalasi Mesin Pendingin dan Pengkndisian Udara Sumber : Mdul Praktikum Mesin Pendingin Teknik Mesin FT-UB 3.2 Spesifikasi Peralatan Type : A / Vapur Cmpressin Refrigeratin Units Prduk : udara lewat air flw duct dengan parameter bervariasi Refrigerant : Fren R - 22 : laju alir massa (gr/s) temperatur 85 C Kmpresr : PANASONIC 2K BUA 1120 watt ; 220 vlt ; 50Hz

37 3.3 Pelaksanaan Percbaan Air Cnditining 1. Persiapan percbaan Instalasi telah disiapkan untuk melaksanakan percbaan dan pengambilan data. 2. Menyalakan instalasi a. Saklar induk dipasang pada psisi (I) dengan regavlt pada 0% b. Regavlt diatur agar ada aliran udara melalui evapratr, dengan tujuan membebani evapratr. Psisi regavlt diatur sesuai variasi data untuk masing-masing kelmpk. c. Kmpresr dijalankan sehingga terjadi sirkulasi refrigerant, instalasi dibiarkan berperasi sampai terbentuk air kndensasi pada evapratr, ditampung dengan gelas ukur dan thermmeter. d. Atur pembebanan air flw duct dengan menggunakan saklar dari semua kmpnen pelengkap (blier, reheater, preheater, dan regavlt) psisinya disesuaikan dengan kmbinasi dan variasi data yang ditentukan untuk setiap kelmpk. 3. Menghentikan perasi instalasi a. semua saklar dari kmpnen pelengkap dimatikan b. matikan kmpresr c. regavlt diturunkan psisinya secara steady hingga 0% d. matikan saklar induk e. cabut steaker dari pwer supply

38 BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Perhitungan Dari perhitungan didapatkan data sebagai berikut: Tekanan refrigerant keluar evapratr P 1 = 550 kn/m 2 Tekanan refrigerant keluar kndensr P 3 = 1850 kn/m 2 Inclined manmeter P d = 0,98 mmh 2 O Temperatur refrigerant keluar evapratr T 1 = 29 C Temperatur refrigerant keluar kndensr T 3 = 47,3 C Temperatur refrigerant masuk evapratr T 4 = 10 C Temperatur kndensasi T cn = 25,67 C Temperatur bla basah udara T WA = 30 C = 86 F T WB T WC T WD = 47,3 C = 117,14 F = 27,3 C = 81,14 F = 36,3 C = 97,34 F Temperatur ruangan bla basah T Wb = 26 C Temperatur bla kering udara T DA = 33 C = 91,4 F T DB T DC T DD = 52,6 C = 126,68 F = 34,6 C = 94,28 F = 39,3 C = 102,74 F Temperatur ruangan bla kering T db = 29 C Debit air masuk blier Q 1 = 1826,6 ml /10 mnt Debit air kndensasi Q 2 = 206,66 ml /10 mnt Kelembaban relatif θ = 75 % Regavlt R v = 35 % Daya preheater H 1 = 1 kw Daya reheater H 2 = 0,5 kw Daya blier B = 3 kw Tekanan udara atmsfer P = 731,5 mmhg

39 Perhitungan-perhitungan sebagai berikut: 1.Tekanan udara atmsfer ( P ) P = 731,5 mmhg = 731,5 x 101, = 97,53 kn/m 2 2.Tekanan Fren keluar evapratr (P 1 =P 2 ) P 1 atm = P 1 gauge + P = 550 kn/m 2 +97,53 kn/m 2 = 647,53 kn/m 2 3.Tekanan Fren keluar kndensr P 3 = P 3 + P = 1850 kn/m ,53 kn/m 2 = 1947,53 kn/m 2 4.Temperatur Fren keluar evapratr T 1 = 29 C = 302 K 5.Temperatur fren keluar kndensr T 3 = 47,3 C = 320,3 K 6.Temperatur Fren masuk evapratr T 4 = 10 C = 283 K 7.Temperatur air kndensasi T cn = 25,67 C = 298,67 K 8.Kndisi udara pada air duct berdasarkan temperatur bla kering dan temperatur bla basah berdasarkan diagram Psychrmeter: h A = 51 btu/lbm =118,626 kj/kg h B = 96 btu/lbm = 223,296 kj/kg h C = 45 btu/lbm = 104,67 kj/kg h D = 67 btu/lbm = 155,842 kj/kg

40 9.Vlume spesesifik udara pada penampang di C-D (Vd) V D = 0,878 m 3 /kg 10.Antara penampang C-D Gambar 4.1 : Penampang C-D Air Flw Duct Sumber : Buku Petunjuk Praktikum Pengujian Mesin Pendinginan Kesetimbangan energi antara C-D : ( c m.hc ) ( m D.h D ) Kekekalanlan Massa Aliran Fluida m c = m D = m, dimana Udara lewat Oriface pada ujung duct = - P H2 + H 1 C-D m = laju aliran massa m z V D = 0,0504 = 0,053 kg/s Dengan mengabaikan lsses pada jenis Cp adalah : Cp = Cp = PH m D 2 1. T Cp = 2,007 (kj/kg. C)

41 Kalr yang hilang antara C-D : H 1 C-D = P H2 + ( m c.hc ) ( m D.h D ) H 1 C-D = 0,5+ (0, ,67) (0, ,842) H 1 C-D = -2,212 (kj/s) 11.Antara penampang B-C Gambar 4.2 : Penampang B-C Sumber : Buku Petunjuk Praktikum Pengujian Mesin Pendinginan Enthalpy pada masing-masing titik Dari grafik thermdinamic prperties f refrigerant 22 dan berdasarkan harga satuan tekanan dan temperatur didapatkan : h 1 = 270 kj/kg h 2 = 305 kj/kg h 3 = h 4 = 93 kj/kg Laju aliran massa air kndensasi mcn mcn. V. A.Q 2 dimana Q 2 = debit air kndensasi =. = 3,44. (kg/s)

42 Beban pendinginan evapratr Q ref : - P cmp = m (h 2 h 1 ) ; η = 80% 1,030 80% = m ( ) m = 0,0235 Kg /detik Kekekalan Massa m B = m C + m CON m B = 0,053 kg/s + 3, kg/s m B = 0,053 (kg/s) Enthalpy air kndensasi h CON pada T CON menurut dengan melihat table A-1 air. T CON = 25,67 O C didapatkan h CON = 107,57 Kj/Kg T h ,59 25,67 x ,95 = = 2,7588 = 217,9 2x X = 107,57 Q 1 = Q ref untuk COP aktual = m B. h B ( m C. h C + m Cn. h Cn ) = 0, ,296 (0, ,67 + 3, ,57) = 6,25 kw Kesetimbangan energi ( B m.h B ) ( m C.h C ) = Qref + m CON. h CON + H 1 B-C (0, ,296) (0, ,67) = 6,25 + (3, ,57) + H 1 B-C H 1 B-C = 0,003 Kj/s

43 12.Antara penampang A-B Gambar 4.3 : Penampang A-B Air Flw Duct Sumber : Buku petunjuk praktikum pengujian mesin pendinginan Kesetimbangan energi: ( A m.h A ) ( m B.h B ) = P M - ( m s.h S ) P A + H 1 A-B Kekekalan massa m B = m A + m s m s = Q 1. ρ dimana Q 1 = debit air pengisi blier ρ = massa jenis air m s =. m s = 3,44. (kg/s) m B = A m + m s 0,053 kg/s = m A + 0, kg/s m A = 0,053 (kg/s) Daya mtr penggerak blwer P M = V. I. Rv = 220 V. 5,5 A. 35% = 423,5 watt = 0,4235 kw

44 Dari tabel A-1 Air : Sifat-sifat cairan dan uap jenuh, Refrigerasi dan pengkndisian udara. P O = 97,53 kpa dapat diperleh h s ; P h s 82,71 386,282 97,53 x 104,95 388,609 = = 17,26634 = 8642, ,24x X = 387,833 Energi yang hilang H l-a-b H 1 A-B = ( m A.h A ) ( m B.h B ) + ( s m.h S ) P M + P P H 1 A-B = (0, ,626) (0, ) + (3, ,833) - 0, = -4,84 kj/s Efisiensi blier : Q K P K K 0 m s P. h K s.100 % = 3,44.. x x 100 % = 4,447% 3 COP aktual COP aktual = COP aktual = COP aktual = 6,975

45 COP ideal COP ideal = COP ideal = COP ideal = Pembahasan A. Pembakaran pada tiap tiap segmen penampang - Pada penampang C-D Aliran fluida bermassa 0,053 kg/s kemudian mengalami pemanasan kembali leh reheater berdaya 0,5 kw setelah itu fluida bermassa 0,053 kg/s tersebut keluar dari mesin pendingin melewati saluran penyempitan yaitu riface. Selama prses berlangsung terjadi energi lsses sebesar (-2,212) kj/s. Hal ini terjadi kemungkinan karena beberapa hal antara lain : 1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dengan dinding saluran. 2. Kerugian karena tahanan aliran lkal yaitu karena adanya penyempitan saluran. 3. Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur dan diagram juga berpengaruh terhadap perhitungan lsses yang terjadi. - Pada penampang B-C Aliran fluida bermassa 0,053 kg/s kemudian didinginkan leh evapratr yang memiliki energi 0,825 KW.Sebagian fluida berubah menjadi air kndensasi yang bermassa 3,44. (kg/s) dan sebagian fluida lain terus mengalir dalam bentuk gas yang bermassa 0,053 kg/s. Selama prses berlangsung terjadi energi lsses sebesar 0,003 Kj/s, hal ini terjadi kemungkinan beberapa hal : 1.Kerugian karena tahanan gesek antara fluida udara dengan uap air dengan dinding duct 2.Sebagian massa dari udara dan uap menjadi air kndensasi sehingga terjadi lsses tinggi 3.Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur

46 - Pada penampang A-B Mtr penggerak blwer berdaya 0,4235 kw menghisap fluida bemassa 0,053 (kg/s) ke dalam mesin pendingin hingga menumbuk uap bermassa 3,44. yang dihasilkan leh blier berdaya 0,98 KW. Kemudian fluida campuran tersebut mengalir dan dipanasi leh preheater berdaya 1 KW. Selama prses berlangsung, terjadi lsses energi sebesar -4,84 kj/s. Kemungkinan terjadinya lsses dikarenakan beberapa hal yaitu : 1. Kerugian karena tahanan gesek antara fluida dengan dinding-dinding saluran. 2. Kerugian antara fluida udara dengan uap saat memasuki blwer yang menghasilkan gesekan antara fluida tersebut 3. kalr panas yang kurang sempurna sehingga terjadi perpindahan panas dari dalam atau keluar sistem 4. Tingkat ketelitian dan kesalahan dalam pembacaan alat ukur B. Secara keseluruhan Dari hasil perhitungan diperleh perbedaan COP pada mesin pendingin kmpresi uap secara mekanik sebesar : COP aktual = 6,976 dan COP ideal = 5. Hal ini disebabkan karena pada siklus mesin pendingin kmpresi uap ideal dianggap tidak mengalami perubahan tekanan pada kndensr dan evapratr (isbarik) sedangkan pada siklus mesin pendingin kmpresi uap aktual terjadi pressure drp pada kndensr maupun evapratr, dimana kmpresr harus mengkmpresi uap refrigerant dari tekanan hisap yang rendah, menyebabkan daya kmpresr yang dibutuhkan meningkat. Selain itu mesin pendingin kmpresi uap aktual terjadi : Superheating pada evapratr karena penguapan yang berlebihan, hal ini disebabkan leh beban pendinginan yang berlebihan sehingga penguapan melewati garis saturated vapur. Subclling dari cairan refrigerant saat meninggalkan kndensr akibat beban pendinginan yang terlalu besar, sehingga refrigerant melewati garis saturated liquid untuk melepaskan kalr dari kndensr. Berdasarkan peredaan hasil perhitungan COP, disebabkan leh beberapa hal :

47 -Regavlt Semakin besar regavlt maka kapasitas aliran udara meningkat, sehingga meningkatkan kapasitas pendinginan pada evapratr, mengakibatkan COP menurun. -Preheater Preheater akan memanaskan udara yang mengalir sebelum masuk ke evapratr, pada preheater udara yang ditiupkan akan menambah kapasitas pendinginan mengakibatkan kalr yang dibutuhkan untuk mendinginkan udara sekitarnya lebih besar. -Reheater Reheater akan memanaskan udara yang mengalir setelah keluar dari evapratr, hal ini disebabkan temperatur udara menurun setelah melewati evapratr karena terjadi perpindahan panas dari udara ke refrigerant pada evapratr. Oleh karena itu, udara yang mengalir dari evapratr perlu pemanasan ulang pada reheater untuk mengatur kelembaban udara yang sesuai. -Evapratr Di dalam evapratr terjadi perpindahan panas dari udara ke refrigerat, sehiingga temperatur udara setelah lewat evapratr lebih rendah dibanding sebelum masuk evapratr ada yang berubah fasa menjadi air kndensasi karena menurunnya temperatur. Massa aliran udara sebelum masuk evapratr sama dengan jumah massa aliran udara di setelah evapratr dan massa aliran air kndensat.

48 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari percbaan yang telah dilakukan pada instalasi mesin pendingin maka diperleh kesimpulan sebagai berikut. 1). Enthalpy setiap titik pada T S mesin pendingin berdasarkan data pengujian h1 = 118,626 Kj/Kg h2 = 223,296 Kj/Kg h3 = 104,67 Kj/Kg h4 = 155,842 Kj/Kg 2). Kapasitas pendinginan (refrigerant capacity) Qref = 6,25 KW 3). Debit udara antar penampang air flw duct - debit udara antar penampang C D pada air flw duct mc = md = 0,053 Kg/s - debit udara antar penampang B C pada air flw duct mb = 0,053 Kg/s - debit udara antar penampang A B pada air flw duct ma = 0,053 Kg/s 4). Energi hilang pada setiap ptngan duct - energi hilang pada ptngan C D = -2,212 Kj/s - energi hilang pada ptngan B C = 0,003 Kj/s - energi hilang pada ptngan A B = -4,48 Kj/s 5). COP ideal dan COP aktual dari seluruh instalasi mesin pendingin COP ideal = 5 ; COP aktual = 6,975 6). Efisiensi blier sebagai kmpnen pelengkap instalasi P.A HILTON ηblier = 4,447 % 5.2 Saran 1). Dalam pengambilan data dan pembacaan pada diagram / tabel hendaknya dilakukan dengan teliti leh praktikan.

49 2). Asisten yang bersangkutan seharusnya menjadi pembibing kelmpk yang dibimbing ketika pelaksanaan praktikum. 3). Pada saat praktikum seharusnya mesin yang digunakan praktikum harus dengan kndisi maksimal agar tidak terjadi masalah dengan mesin saaat praktikum.