BAB III METODE PENELITIAN (BAHAN DAN METODE)

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN (BAHAN DAN METODE) Tahapan-tahapan pengerjaan yang dilauan dalam penelitian ini adalah sebagai beriut : 1. Tahap Persiapan Penelitian Pada tahapan ini aan dilauan studi literatur dan pendalaman pemahaman terhadap onsep mesin refrigerasi hibrida yang menggunaan refrigeran hidroarbon subsitusi R-22 dan refrigeran haloarbon R-22, dengan mempelajari buu-buu dan jurnal-jurnal penelitian terbaru yang relefan. 2. Tahap Pembuatan Alat Uji Pada tahapan ini dilauan pembuatan alat uji yaitu sebuah mesin refrigerasi uap hibrida yang dapat menggunaan refrigeran hidroarbon subsitusi R-22 dan refrigeran haloarbon R Tahap Pengumpulan Data Pada tahapan ini dilauan pengambilan data-data yang diperluan dengan menggunaan beberapa macam alat uur antara lain : pressure gauge, termometer, multimeter, stopwatch. 4. Tahap Analisis Data Data yang diperoleh aan ditabulasian dan dilauan perhitungan sesuai prinsip-prinsip termodinamia yang berlau, selanjutnya ditabelan dan diplot dalam berbagai grafi yang dapat memberian informasi-informasi mengenai pengaruh temperatur masu dan eluar evaporator, temperatur masu dan eluar ondensor, laju aliran air pengisi dan laju aliran massa refrigeran, teanan pada sisi masu ompresor, teanan pada sisi eluar 15

2 ompresor, teanan eluar ondensor dan teanan masu evaporator terhadap unju erja sistem 5. Tahap Pembuatan Laporan Laporan hasil penelitian ini dipubliasian di jurnal-jurnal ilmiah terareditasi, atau dipubliasian di seminar-seminar yang relefan, sehingga dapat diperoleh masuan-masuan untu esempurnaan penelitian selanjutnya. 3.1 Peralatan Pengujian Instalasi alat uji Mesin Pendingin Kompresi Uap Hibrida mempunyai omponenomponen utama yaitu ompresor, ondensor, pipa apiler, meja alat uji, pompa air sirulasi, serta instrumen pengruuran. Air Katup Espansi Kondensor Evaporator Kompresor W e Air Gambar 3.1 Silus Kompresi Uap Ideal dengan Pendingin Air 3.2 Alat Uur Alat uur digunaan untu menguur besaran-besaran pada pengujian. Alat uur yang diperluan yaitu alat uur teanan, temperatur, tegangan listri, arus listri dipasang pada titi-titi yang perlu diuji dan diambil datanya. 16

3 3.2.1 Alat Uur Temperatur Alat uur temperatur di pasang pada pipa saluran refrigeran, dengan tujuan agar temperatur pada masing-masing eadaan dapat dietahui. Alat penguur temperatur yang digunaan pada pipa saluran refrigeran adalah termoopel dengan penunju digital. Alat uur temperatur juga digunaan untu menguur temperatur air masu dan eluar pada ondensor dan evaporator. Selain itu juga digunaan untu menguur temperatur ruangan pendingin dan ruangan pemanas. Pada pengujian ali ini digunaan termometer digital Alat Uur Teanan Alat uur teanan digunaan untu menguur teanan yang terjadi pada masingmasing eadaan pipa saluran refrigeran. Alat uur yang digunaan pada pengujian ali ini adalah tabung bourdon Alat uur Listri Penguuran daya ompressor dilauan dengan mengetahui tegangan listri masuan e ompresor dan penguuran arus listri pada saat ompressor beroperasi. Tegangan listri di uur menggunaan Voltmeter dan arus listri diuur dengan menggunaan ampermeter. Daya ompressor dapat dihitung dengan persamaan : W = η V I (4.1) m 17

4 dimana : W = daya ompresor (Watt) η m = efisiensi motor = 0,8 V I = tegangan motor listri (V) = arus motor listri (A) 3.3 Instalasi Alat Uji Gambar 3.2 Instalasi Alat Uji Mesin Refrigerasi Hibrida Instalasi ini merupaan instalasi mesin pendingin ompresi uap hibrida yang berfungsi sebagai mesin pendingin pada lemari pendingin dan pompa alor pada lemari pengering. Untu instalasi silus primer ( silus refrigeran), ompressor, 18

5 sight glass, filter drier, atup espansi, ondensor dan evaporator ditempatan di atas meja duduan. Sedangan oil pendingin, oil pemanas, pompa air sirulasi, ditempatan di bagian bawah meja duduan alat. 3.4 Refrigeran Uji Refrigeran yang digunaan dalam sistem refrigerasi hibrida ini adalah refrigeran Haloarbon R-22 dan hidroarbon jenis Hycool HCR-22. Refrigeran hidroarbon jenis Hycool HCR-22 ini hasil produsi PT. Citra Total Buana Biru, salah satu produsen refrigeran hidroarbon di Indonesia. Penanganan refrigeran hidroarbon untu digunaan sebagai refrigeran pada mesin refrigerasi harus mengiuti petunju bau, dalam hal ini digunaan Petunju Pratis Konversi dan Perbaian Peralatan Refrigerasi dengan Menggunaan Refrigeran Hidroarbon secara aman. 3.5 Pelasanaan Pengujian Kinerja Mesin Refrigerasi Hibrida Pengujian yang dilauan adalah pengujian performansi mesin refrigerasi antara lain dampa pemanasan, dampa pendinginan, daya ompresi, COP, PF, TP. Pengaruh variasi laju massa air di ota evaporator terhadap teanan dan temperatur evaporasi dan ondensasi. 3.6 Variabel-Variabel Yang di Uur 1. Temperatur saat memasui ompresor (T1) 2. Teanan saat memasui ompressor (P1) 3. Temperatur saat memasui ondensor (T2) 19

6 4. Teanan saat memasui ondensor (P2) 5. Temperatur eluaran ondensor (T3) 6. Teanan eluaran ondensor (P3) 7. Temperatur saat memasui evaporator (T4) 8. Teanan saat memasui Evaporator (P4) 9. Temperatur air masu ota ondensor (Th in) 10. Temperatur air eluar ota ondensor (Th out) 11. Temperatur air masu ota evaporator (Tc in) 12. Temperatur air eluar ota evaporator (Tc out) 13. Temperatur air masu ruang pemanas (Trh in) 14. Temperatur air eluar ruang pemanas (Trh out) 15. Temperatur air masu ruang pendingin (Trc in) 16. Temperatur air eluar ruang pendingin (Trc out) 17. Temperatur ruang pemanas (Trh) 18. Temperatur ruang pendingin (Trc) 3.7 Pengolahan Data Hasil Pengujian Data yang diperoleh dari pengujian melalui penguuran adalah berupa sifat-sifat dari refrigerant, air, dan data listri. Sifat-sifat itu diantaranya adalah temperatur, teanan, massa, watu, ecepatan serta tegangan dan arus listri. Untu 20

7 mendapatan arateristi dan peformansi mesin, data awal tersebut harus diolah telebih dahulu. Pada bagian analisis ini tida semua proses pengolahan data ditampilan, tapi cuup diwaili oleh satu contoh perhitungan. Demiian juga untu hasil perhitungan, yang aan ditampilan hanya hasil ahir dalam bentu grafi. Sedangan hasil perhitungan lainnya, yaitu dalam bentu tabel, disajian dalam lampiran. Untu mengetahui inerja mesin maa dihitung pula besarnya erja ompresor, dampa pendinginan dan pemanasan yang bermanfaat untu menghitung COP, PF dan TP. 3.8 Perhitungan sisi refrigeran (Silus Primer) Sampel data yang aan diolah diambil dari percobaan no.1 pada refrigeran R-22 ondisi stabil. P1 = 42,5 Psi T1 = -0,8 P2 = 355 Psi T2 = -0,7 P3 = 360 Psi T3 = 52,1 P4 = 54 Psi T4 = 1 Dengan menggunaan tabel sifat termodinamia R-22 didapatan entalpi untu masing-masing tingat eadaan yaitu : h 1 = 408,9 J/g h 2 = 449,8 J/g h 3 = h 4 = 265,9 J/g 1. Laju aliran massa refrigeran 21

8 Laju aliran massa refrigeran dapat ditentuan dari esetimbangan massa dan energi dari evaporator. Untu lebih jelasnya hubungan ini dapat dilihat pada persamaan beriut : mref W = h2 h1 (4.2) mref = 449,8 408, 9 = dimana : m rtef : laju aliran massa refrigeran (g/s) W : Kerja ompresor (W) h 1 : entalpi refrigeran yang masu evaporator (J/g) h 2 : entalpi refrigeran eluaran evaporator (J/g) 2. Pelepasan alor oleh ondensor () Pelepasan alor pada ondensor dipengaruhi oleh laju aliran massa refrigeran dan perubahan entalpi pada ondensor. Persamaan yang digunaan untu pelepasan alor pada ondensor ini dipaai persamaan sebagai beriut : = mref ( h2 h3 ) = (449,8 265,9) = (4.3) dimana : = pelepasan alor pada ondensor (W) m = laju aliran massa refrigeran (g/s) ref h 2 = entalpi sebelum masu ondensor (J/g) 22

9 h 3 = entalpi eluaran ondensor (J/g) 3. Penyerapan alor oleh evaporator (e) Untu nilai penyerapan alor pada evaporator juga dipengaruhi oleh laju massa aliran refrigeran dan perubahan entalpi pada evaporator. Persamaaan yang dipaai untu menjelasan hubungan antar variabel diatas adalah : e = m ref ( h h ) 1 4 (4.4) dimana : e = Penyerapan alor pada evaporator (W) m ref = Laju aliran massa refrigeran (g/s) h = entalpi sesudah melewati evaporator (J/g) 1 h = entalpi sebelum memasui evaporator (J/g) 4 Dengan memasuan data-data yang didapatan edalam persamaan 4.4, maa didapatan nilai penyerapan alor pada evaporator, yaitu : e ( ) = 0,0152g/s 408,9 265,9 J/g e = 2,174W Kedua nilai dari pelepasan alor oleh ondensor dan penyerapan alor oleh evaporator tersebut aan digunaan untu perhitungan oefisien dari mesin pendingin ompresi uap. 4. Koefisien perfomansi mesin pendingin Koefisien perfomansi pada Mesin Pendingin Kompresi Uap terdiri atas dua jenis, yaitu oefisien perfomansi mesin sebagai pendingin dan oefisien perfomansi mesin 23

10 untu tujuan pemanasan yang biasa disebut oefisien perfomansi pompa alor. Apabila operasi mesin dimasudan untu tujuan pendinginan, maa indes prestasi sistem sebanding dengan panas yang diserap evaporator dibanding dengan erja ompresor sebenarnya. COP W e = (4.5) dimana : COP = oefisen perfomansi mesin pendingin (Coeffisient Of Perfomance) e = penyerapan alor pada evaporator (W) W = erja ompresor (W) Dengan memasuan data-data yang sudah diolah di atas, maa COP dari mesin pendinginan adalah : 2,174W COP = 0,622W COP = 3, 495 Jia operasi dimasudan untu tujuan pemanasan, maa indes prestasi sistem merupaan perbandingan antara panas yang dilepasan ondensor dengan erja ompresor sebenarnya. W PF = (4.6) s dimana : PF = perfomansi pompa alor (Perfomance Factor) = pelepasan alor pada ondensor (W) 24

11 W s = erja isentropi ideal ompresor (W) Dengan cara yang sama pada persamaan 4.6 sebelumnya maa didapat nilai dari perfomansi fator mesin pendingin sebagai beriut : 2,795W PF = 0,622W PF = 4, 49 (q +q ) w e TP= =7,99 25