PENENTUAN EFISIENSI DAN KOEFISIEN PRESTASI MESIN PENDINGIN MERK PANASONIC CU-PC05NKJ ½ PK

Transkripsi

1 PROS ID I NG HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK PENENTUAN EFISIENSI DAN KOEFISIEN PRESTASI MESIN PENDINGIN MERK PANASONIC CU-PC05NKJ ½ PK Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea Makassar, Telp./Fax: (0411) teknik@unhas.ac.id Abstrak Menyikapi kebutuhan mesin pendingin yang meningkat seiring dengan kebutuhan energi listrik yang bertambah. Pada sisi lain banyak penggunaan Split Air Conditioning (AC) yang tidak sesuai dengan keadaan ruangan. Untuk mengetahui prestasi mesin pendingin pada keadaan aktual maka akan dilakukan penentuan prestasi mesin pendingin merk Panasonic PC-05 PKJ. Penelitian ini dilakukan dengan cara memasang dan mengaktifkan unit split AC pada sebuah ruangan kemudian dilakukan pengukuran tekanan dan temperatur pada titik setelah evaporator, kompresor, kondensor, dan katup ekspansi. Setelah melakukan pengukuran kemudian dilakukan perhitungan prestasi mesin pendingin. Dari perhitungan didapatkan data koefisien prestasi rata-rata sebesar 6,29 dengan koefisien prestasi tertinggi 6,55 dan koefisien prestasi terendah 6,54. Kata Kunci: air conditioning, split, efisiensi, prestasi PENDAHULUAN Dalam berbagai hal manusia membutuhkan lingkungan udara yang nyaman untuk dapat bekerja secara optimal. Tingkat kenyamanan suatu ruangan juga ditentukan oleh temperatur, kelembaban, sirkulasi dan tingkat kebersihan udara. Suatu alat pengkondisian udara yang merupakan modifikasi pengembangan teknologi mesin pendingin diberi nama Air Conditioning (AC), Alat ini dipakai untuk tujuan memberikan udara yang sejuk dan mengontrol uap air yang dibutuhkan oleh tubuh. Penggunaan AC ini sering ditemui di daerah tropis yang dikenal dengan keadaan panas. Suhu yang sangat panas dapat menyebabkan dehidrasi cairan tubuh. Selain itu AC dimanfaatkan sebagai pemberi kenyamanan, di lingkungan tempat kerja AC dimanfaatkan sebagai salah satu cara dalam upaya peningkatan produktivitas kerja. Mesin Pendingin Beberapa komponen utama yang terdapat pada mesin pendingin seperti Cooling Coil (evaporator), Compressor (kompresor), Condensor (kondensor), dan Expantion Value (katup ekspansi). Cooling Coil (evaporator) Berfungsi sebagai transmisi panas device. Udara panas yang mengalir melalui permukaan pipa refrigerat dingin, sehingga terjadi transmisi panas dari udara panas ke cairan freon melaui permikaan cooling coil. Compressor (kompresor) Berfungsi mengalirkan refrigeran dari cooling coil ke kondensor serta untuk meninggikan tekanan refrigeran dimana dalam kompresor terdapat dua proses yaitu Suction (langkah isap) dan Discharge (langkah kompresi). Suction (langkah isap) adalah lubang pengisapan refrigeran dari cooling coil oleh kompresor, sehingga tekanan refrigeran pada cooling coil tetap rendah. Hal ini memungkinkan proses penguapan refrigeran pada temperatur rendah. Discharge adalah lubang penekanan uap refrigeran ke kondensor menyebabkan tekanan uap refrigeran menjadi makin tinggi, sehingga temperatur uap refrigeran juga makin tinggi. Condensor (kondensor) adalah alat yang berfungsi untuk menghilangkan panas refrigeran yang diabsorbsi pada cooling dan mengembangkan uap refrigeran menjadi phase cair. Proses pemindahan panas dan proses kondensasi dapat dilakukan dengan cara pendinginan dengan air dan proses pendinginan dengan udara. Proses Volume 7 : Desember 2013 Group Teknik Mesin ISBN : TM6-1

2 Penentuan Efisiensi dan Koefisien pendinginan dengan air yaitu uap refrigeran dialirkan melalui coil berisi air dingin kemudian panas dari uap Freon ditransmisikan ke dalam cairan air melalui coil. Proses pendinginan dengan udara yaitu uap Freon melalui coil, dan udara dingin dialirkan oleh fan. Panas dari uap freon yang ditransmisikan ke udara dingin melalui refrigeran menuju condenser berupa uap panas, kemudian keluar dalam bentuk cairan refrigeran yang panas. Expansion Value (katup ekspansi) adalah alat yang berfungsi untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant. Penentuan prestasi mesin pendingin melibatkan refrigeran yang jumlahnya adalah tetap meskipun mengalami perubahan fase (bentuk), sehingga di dalam sistem tidak perlu adanya penambahan refrigeran kecuali jika pada instalasi mengalami kebocoran. Beberapa perhitungan yang digunakan pada siklus yaitu: Kalor yang dilepas refrigeran di dalam kondensor q kond = h 2 h 3 (kj/kg) (1) q kon : kalor yang dilepaskan di dalam kondensor (kj/kg) h 2 : entalpi masuk kondensor (kj/kg) : entalpi keluar kondensor (kj/kg) h 3 Kalor yang diserap evaporator (efek refrigerasi) q evp = h 1- h 4 (kj/kg) (2) q evp : efek refrigerasi (kj/kg) h1 : entalpi masuk evaporator (kj/kg) h4 : entalpi keluar evaporator (kj/kg) Kerja kompresor (Wk) W kompresor = h 1 h 2 (kj/kg) (3) W k : kerja kompresor (kj/kg) h 1 : entalpi masuk kompresor (kj/kg) : entalpi keluar kompresor (kj/kg) h 2 COP (Coefficient Of Performance) COP = h 1 h 4 h 2 h 1 (4) atau, COP = q evap W kompressor COP : coefficient Of Performance q evp : efek refrigerasi (kj/kg) : kerja kompresor (kj/kg) W k ISBN : Group Teknik Mesin Volume 7 : Desember 2013 TM6-2

3 PROS ID I NG HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK METODE PENELITIAN Bahan: AC Indoor ½ Pk ( Satu Unit ) AC Outdoor ½ Pk ( Satu Unit ) Pipa Saluran Kabel Besi Rangka Keterangan: 1. Indoor unit 2. Filter AC 3. Pengarah Angin 4. Saluran Udara 5. Penutup Indoor 6. Resifer Remote 7. Lamp Indikator 8. Sambungan Pipa AC 9. Remote 10. Kabel Out Door 11. Penutup Sambungan 12. Isolasi Pipa Gambar 1. Skema dan Komponen AC [4] Volume 7 : Desember 2013 Group Teknik Mesin ISBN : TM6-3

4 Penentuan Efisiensi dan Koefisien Pengambilan Data Tahap pengambilan data dilakukan dengan beberapa tahapan seperti: 1. Memasang unit Indoor dan Outdoor serta sistem kelistrikannya. 2. Memasang termokopel pada pipa masuk Kopressor (TEMP 1). 3. Memasang termokopel pada pipa masuk Kondensor (TEMP 2). 4. Memasang termokopel pada pipa masuk Katup Expansi (TEMP 3) 5. Memasang manometer pada pipa masuk Kompressor (P1) berfungsi untuk mengetahui perubahan tekanan pada titik Memasang manometer pada pipa masuk kondensor (P2) berfungsi untuk mengetahui perubahan tekanan pada titik Menyalakan data logger untuk merekam data temperatur ke komputer. 8. Menyalakan split air conditioning (AC) 9. Mencatat tekanan P1 pada manometer. 10. Mencatat tekanan P2 pada manometer. 11. Setelah pengambilan data selesai, split air conditioning (AC) dipadamkan [5]. HASIL DAN BAHASAN Setelah melakukan pengambilan data pada instrumen penelitian didapatkan data temperatur dan tekanan siklus refrigeran R22 pada keadaan stabil seperti pada Tabel 1. Data tersebut meliputi temperatur setelah Evaporator (TEMP 1), temperatur setelah Kompresor (TEMP 2), temperatur setelah kondensor (TEMP 3), Tekanan pada titik 1 (P1), tekanan pada titik 2 (P2), tekanan pada titik 3 (P3) diasumsikan sama dengan (P2), dan tekanan titik 4 (P4) diasumsikan sama dengan (P1) Tabel 1. Tabel Data Temperatur dan Tekanan NO WAKTU Temperatur Tekanan TEMP 1 TEMP 2 TEMP 3 P 1 P 2 C C C psia psia :56: :56: :56: :56: :56: :56: :57: :57: :57: :57: :57: :57: :58: :58: :58: :58: :58: :58: :59: * Catatan : Tekanan P3 diasumsi = P2 Serta tekanan P4 diasumsi = P1 Untuk melakukan perhitungan pada siklus refrigeran pada mesin pendingin, dibutuhkan data entalpi dan entropi. Perhitungan dapat dilakukan dengan tabel refrigeran namun sulit karena harus melakukan interpolasi, untuk mempermudah kita dapat menggunakan software reprof untuk menghitung entalpi dan entropi pada siklus refrigeran [6]. Pada software reprof kita melakukan perhitungan untuk pure refrigeran R22 menyesuiaikan jenis refrigeran yang digunakan sebagai fluida kerja seperti pada gambar 2. ISBN : Group Teknik Mesin Volume 7 : Desember 2013 TM6-4

5 PROS ID I NG HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Gambar 2. Pengaturan Software Reprof Setelah melakukan pengaturan kita memasukkan data tekanan dan temperatur untuk mendapatkan data entalpi dan entropi untuk kebutuhan perhitungan lanjutan seperti pada Gambar 3. kemudian data tersebut diolah seperti pada tabel 2. Tabel 2. Tabel Data Perhitungan Gambar 3. Tampilan Program Reprof Entalpi q evap W Kond COP h 1 h 2 h 3 h 4 h1-h4 h2-h1 q evap [kj/kg] [kj/kg] [kj/kg] [kj/kg] [kj/kkgkg] kond [kj/k- / W Volume 7 : Desember 2013 Group Teknik Mesin ISBN : TM6-5

6 0:00:00 0:00:50 0:01:40 0:02:30 0:03:20 0:04:10 0:05:00 0:05:50 0:06:40 0:07:30 0:08:20 0:09:10 0:10:00 0:10:50 0:11:40 0:12:30 0:13:20 0:14:10 Temperatur Penentuan Efisiensi dan Koefisien Tabel 2. Tabel Data Perhitungan (lanjutan) Entalpi q evap W Kond COP h 1 h 2 h 3 h 4 h1-h4 h2-h1 q evap [kj/kg] [kj/kg] [kj/kg] [kj/kg] [kj/kkgkg] kond [kj/k- / W SIMPULAN Setelah melakukan perhitungan didapatkan koefisien prestasi rata-rata sebesar 6,29 dengan koefisien prestasi tertinggi 6,55 dan koefisien prestasi terendah serta dapat disimpulkan bahwa mesin pendingin mempunyai koefisien prestasi yang cukup tinggi dibandingkan dengan koefisien prestasi rata-rata mesin pendingin untuk kategori yang sama TEMP 1 º C TEMP 2 º C TEMP 3 º C Gambar 4. Grafik Temparatur DAFTAR PUSTAKA Wiranto Arismunandar. Heizo Saito. Penyegaran Udara. Pradnya Pramita. Jakarta pagewanted=all&_r=0 diakses Nopember 2013 Aurora. CP, Refrigeration And Air Conditioning, Mc Graw-Hill Publishing Company United, New Delhi. Panasonic instruction manual split type room air conditioning Syamsuri Hasan. Sapto Widodo, Refrigerasi dan Tata Udara, Departemen Pendidikan Nasional, Sumarto, Dasar-Dasar Mesin Pendingin, Andi Offset, Yogyakarta, Shan K. Wang. Hand Book Of Air Conditioning And Refrigeration. McGraw-Hill Irwan, Analisis Pengaruh Laju Aliran Massa Udara Masuk Evaporator Terhadap Prestasi Mesin Pendingin Model BC/ EV, Tesis Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar ISBN : Group Teknik Mesin Volume 7 : Desember 2013 TM6-6