Bab IV Analisa dan Pembahasan

Bab IV Analisa dan Pembahasan 4.1. Gambaran Umum Pengujian ini bertujuan untuk menentukan kinerja Ac split TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan MC-22. Pengujian kinerja Ac split TCL mengunakan refrigeran R-22 dan MC-22 ini dibagi menjadi beberapa variasi tekanan yaitu tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia dengan pembebanan pada remot kontrol yang ditentukan pada suhu evaporator 20 o C kondisi high cool. 4.2. Perhitungan Data 4.2.1 Perhitungan Data R-22 Sebelum langkah perhitungan kinerja Ac split TCL 3/4 PK yang meliputi, daya kompresor, kapasitas evaporator, kapasitas kompresor, kerja kompresi,efek refrigerasi, dan koefisien prestasi (COP) harus dihitung dahulu laju aliran massa yang mengalir ke dalam sistem. Disini diasumsikan pada saluran evaporator terjadi perpindahan panas secara sempurna antara refrigeran yang mengalir didalam pipa dengan udara yang mengalir disekitarnya, sehingga kenaikan suhu refrigeran sebagai penyebab turunnya temperatur udara pada evaporator. Hal yang sama dianggap terjadi pada kondensor. Dibawah ini adalah contoh perhitungan data dari refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool dan data yang dihitung dapat diketahui dari Tabel hasil pengujian refrigeran R-22. Maka di contohkan perhitungannya sebagai berikut : 48

1. Kalor yang diserap refrigeran pada evaporator (Arismunandar Wiranto, Saito Heizo. 2000). Q udara evaporator = (M udara x CP udara x T)evaporator Dimana : Untuk udara dan CP udara pada temperature T in = 25,51 o C udara = 1.763236 Kg/m 3 ( dari tabel B1 ) CP udara = 1.005688 Kj/Kg o C ( dari tabel B1 ) M udara = (V udara x A)evap x udara = 1.15 m/s x 0,002641 m 2 x 1.763236 Kg/m 3 = 0.005355 Kg/s T = 25,51 o C (-14.8) o C = 40.31 o C Seingga Q udara evaporator adalah : Q udara evaporator 2. Efektifitas perpindahan panas = 0.005355 Kg/s x 1.005688 Kj/Kg o C x 40.31 o C = 0.217075 Kw Dimana : Q = Laju perpindahan panas sesungguhnya Q max = Laju perpindahan panas maksimum yang mungkin Sisi udara panas pada temperatur ruangan T in = 25,51 o C diperoleh ( dari tabel B1 ) ( dari tabel B1 ) Laju aliran kapasitas panas ( ) 49

Sisi udara dingin pada temperatur T out = -14.8 o C o C ( dari tabel B1 ) Laju aliran kapasitas dingin ( dari tabel B1 ) ( ) ` o C o C 145181 3. Laju aliran massa refrigeran pada evaporator, maka Dimana besarnya kalor yang diterima udara dengan nilai efektifitas perpindahan panas pada evaporator adalah 14.5%, maka : 50

Sehingga didapat laju aliran massa refrigeran adalah : Selanjutnya hasil perhitungan dari laju aliran massa refrigeran R-22 untuk suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool dan variasi tekanan yang lain dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran R-22 (suhu evaporator 20 o C) pada posisi high cool psia P Kg/cm2 udara Kg/m 3 M udara Kg/s Cp udara Kj/Kg o C T o C Q udara evap Q ref evap h evap Kj/Kg M ref Kg/s 15 1.0545 1.763236 0.0053547 1.005688 40.31 0.2170751 0.0315152 39.7235 0.0007934 30 2.109 1.87618 0.0061931 1.005683 31.91 0.1987459 0.0433078 45.74745 0.0009467 45 3.165 1.192936 0.0114984 1.005674 24.36 0.2816892 0.0524128 50.697975 0.0010338 60 4.218 1.198115 0.0124974 1.005665 16.79 0.2110208 0.0630806 55.576463 0.001135 Dari perhitungan laju aliran massa refrigeran pada evaporator untuk tekanan 15 psia suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool dan R-22 diperoleh Mref Kg/s, selanjutnya dapat digunakan untuk menghitung yang lain meliputi : 1. Kerja Kompresi 51

2. Daya Kompresor 3. Kapasitas Kondensor 4. Katup Ekspansi 5. Efek Refrigeransi (RE) 6. Kapasitas Pendinginan 7. Koefisien Prestasi 52

Selanjutnya untuk perhitungan variasi tekanan dengan pembebanan pada refrigeran R-22 suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool yang meliputi : laju aliran refrigeran, kerja kompresor, efek refrigerasi dan COP dapat dilihat pada Tabel 4.2. Table 4.2 Hasil Perhitungan M ref, Q e, Q c, P komp dan COP untuk refrigeran R-22 suhu evapaporator 20 o C pada posisi High Cool psia P Kg/cm2 M ref Kg/s W e Kj/Kg P komp h 2 -h 3 Kj/Kg Q c h Kj/Kg 15 1.0545 0.000793 15.05656 0.011945 174.6869 0.138591 39.7235 0.031515 2.638285 30 2.109 0.000947 14.65277 0.013871 175.4063 0.166052 45.74745 0.043308 3.122103 45 3.1635 0.001034 13.82639 0.014294 176.8165 0.182797 50.69798 0.052413 3.666755 60 4.218 0.001135 13.12887 0.014902 176.8256 0.200701 55.57646 0.063081 4.233149 Q e COP 4.2.2. Perhitungan Data MC-22 Ini sebagai contoh untuk perhitungan refrigeran MC-22 yang diambil pada tekanan 15 psia, suhu evaporator 20 o C posisi high cool data yang dihitung diketahui dari Tabel hasil pengujian Refrigeran MC-22. Urutan perhitungan sama seperti perhitungan R-22 yaitu : 1. Kalor yang diserap refrigerant pada evaporator Q udara evaporator = (Mudara x CPudara x T)evaporator Dimana : Untuk udara dan CP udara pada temperature T in = 25.33 o C udara = 1.185262 Kg/m 3 ( dari tabel B1 ) CP udara = 1.00586 Kj/Kg o C ( dari tabel B1 ) M udara T = (Vudara x A)evap x udara = 3.32m/s x 0,002641 m 2 x 1.185262 Kg/m 3 = 0.010391 Kg/s = 25.33 o C (-6.3) o C = 31.63 o C 53

Sehingga Q udara evaporator adalah : Q udara evaporator = 0.010391 Kg/s x 1.00586 Kj/Kg o C x 31.63 o C = 0.330609 Kw 2. Efektifitas perpindahan panas Dimana : Q = Laju perpindahan panas sesungguhnya Q max = Laju perpindahan panas maksimum yang mungkin Sisi udara panas pada temperatur ruangan T in = 25.33 o C diperoleh o C ( dari tabel B1 ) Laju aliran kapasitas panas ( dari tabel B1 ) ( ) Sisi udara dingin pada temperatur T out = -6.3 o C o C ( dari tabel B1 ) Laju aliran kapasitas dingin ( dari tabel B1 ) ( ) 54

` o C o C 3. Laju aliran massa refrigeran pada evaporator, maka Dimana besarnya kalor yang diterima udara dengan nilai efektifitas perpindahan panas pada evaporator adalah 8.6%, maka : Sehingga didapat laju aliran massa refrigeran adalah : 55

Selanjutnya hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran MC-22 suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool untuk variasi tekanan dengan pembebanan yang lain dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran MC-22 suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool Psia p Kg/cm2 udara Kg/m 3 M udara Kg/s Cp udara Kj/Kg o C T o C Q udara evap Q ref evap h evap Kj/kg M ref Kg/s 15 1.0545 1.185262 0.010391 1.00586 31.63 0.330609 0.028517 112.6794 0.000253 30 2.109 1.189641 0.010838 1.005679 24.14 0.263122 0.03801 118.467 0.000321 45 3.1635 1.193031 0.011499 1.005673 19.8 0.228977 0.048486 120.6749 0.000402 60 4.218 1.196656 0.01185 1.005667 16.14 0.192346 0.063989 120.8188 0.00053 Dari perhitungan laju aliran massa refrigeran pada evaporator kondisi tekanan 15 psia suhu evaporator 20 o C pada kondisi high cool untuk MC-22 diperoleh Mref = Kg/s, selanjutnya dapat dihitung parameter-parameter yang meliputi : 1. Kerja Kompresi 2. Daya Kompresor 56

3. Kapasitas Kondensor 4. Katup Ekspansi 5. Efek Refrigeransi (RE) 6. Kapasitas Pendinginan 7. Koefisien Prestasi Selanjutnya untuk perhitungan variasi tekanan dengan pembebanan pada refrigeran MC-22 pada suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool yang meliputi : laju aliran refrigeran, kerja kompresor, efek refrigerasi dan COP dapat dilihat pada Tabel 4.4 57

Table 4.4 Hasil Perhitungan M ref, Q e, Q c, P komp dan COP untuk refrigeran MC- 22 suhu evapaporator 20 o C pada posisi high cool psia P Kg/cm2 M ref Kg/s W e Kj/Kg P komp h 2 -h 3 Kj/Kg Q c h Kj/Kg 15 1.0545 0.000253 38.35575 0.009707 334.617 0.084684 112.6794 0.028517 2.937746 30 2.109 0.000321 36.80471 0.011809 331.6695 0.106416 118.467 0.03801 3.2188 45 3.1635 0.000402 31.46524 0.012642 329.7915 0.132507 120.6749 0.048486 3.835181 60 4.218 0.00053 27.18188 0.014396 328.011 0.173725 120.8188 0.063989 4.444829 Q e COP 4.3. Perhitungan Daya Listrik 4.3.1. Perhitungan Daya Listrik Refrigeran R-22 Sebagai contoh perhitungan daya listrik untuk refrigeran R-22 diambil pada tekanan 15 psia, maka dapat diketahui : (dari Tabel A-3) (dari Tabel A-3) Selanjutnya untuk hasil perhitungan daya listrik refrigeran R-22 variasi tekanan dengan pembebanan yang lain dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Daya Listrik Refrigeran R-22 P V I P Psia Kg/cm 2 Volt Amper Kw 15 1.0545 210 2.8 0.588 30 2.109 210 2.9 0.609 45 3.1635 210 3.0 0.63 60 4.218 210 3.1 0.651 58

Daya Kompresor () 4.3.2. Perhitungan Daya Listrik Refrigeran MC-22 Perhitungan daya listrik untuk refrigeran MC-22 dihitung seperti perhitungan pada refrigeran R-22. Untuk hasil perhitungan konsumsi daya listrik refrigeran MC- 22 dapat dilihat pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Daya Listrik Refrigeran MC-22 P V I P Psia Kg/cm 2 Volt Amper Kw 15 1.0545 210 2.6 0.564 30 2.109 210 2.7 0.567 45 3.1635 210 2.8 0.588 60 4.218 210 2.9 0.609 4.3. Analisa Hasil Pengujian Pada uraian berikut ini akan dijelaskan perbandingan hasil perhitungan performasi Ac split TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22 posisi suhu evaporator 20 o C pada kondisi high cool dan dengan variasi pembebanan. Hasil perhitungan data akan ditampilkan dalam bentuk grafik garis. Hal tersebut untuk mempermudah analisa data dan kesimpulan. 4.3.1. Grafik Perhitungan Daya Kompresor Terhadap Tekanan 0,02 0,015 0,01 0,005 0 15 0,214 0,114 30 0,272 0,142 45 0,32 0,17 60 0,378 0,198 Tekanan (Psia) Massa R-22 (Kg) Massa MC-22 (Kg) R-22 MC-22 4.3.2. Gambar 4.1 Grafik Perhitungan Daya Kompresor Terhadap Tekanan 59

Efek Refrigerasi (Kj/Kg) Dari gambar 4.1 grafik daya kompresor terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa daya kompresor refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15psia, 30psia, 45psi,dan 60psia adalah. R-22 : 0.011945, 0.013871, 0.014294, 0.014902 MC-22 : 0.009707, 0.011809, 0.012642, 0.014396. Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 maka mengakibatkan naiknya daya kompresor. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 5.37% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan ratarata sebesar 9.65% 4.3.3. Grafik Perhitungan Efek Refrigerasi Terhadap Tekanan 150 100 50 R-22 0 15 0,214 0,114 30 0,272 0,142 45 0,32 0,17 60 0,378 0,198 Tekanan (Psia) Massa R-22 (Kg) Massa MC-22 (Kg) MC-22 4.3.4. Gambar 4.2 Grafik Perhitungan Efek Refrigerasi Terhadap Tekanan Dari gambar 4.2 grafik efek refrigerasi terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa efek refrigerasi refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia,dan 60 psia adalah. R-22 : 39.7235 Kj/kg, 45.7474 Kj/kg, 50.6979 Kj/kg, 55.576463 Kj/kg MC-22 : 112.6794 Kj/kg, 118.467 Kj/kg, 120.6749 Kj/kg, 120.8188 Kj/kg Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 maka efek refrigerasi semakin naik juga. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan ratarata sebesar 8.26% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 6.72% 60

Kapasitas Pendinginan () 4.3.5. Grafik Kapasitas Pendinginan Terhadap Tekanan 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 15 0,214 0,114 30 0,272 0,142 45 0,32 0,17 60 0,378 0,198 Tekanan (Psia) Massa R-22 (Kg) Massa MC-22 (Kg) R-22 MC-22 Gambar 4.3 Grafik Kapasitas Pendinginan Terhadap Tekanan Dari gambar 4.3 grafik kapasitas pendinginan terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia,dan 60 psia adalah. R-22 : 0.031515, 0.043308, 0.052413, 0.063081 MC-22 : 0.028517, 0.03801, 0.048486, 0.063989 Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 maka kapasitas pendinginan akan naik juga. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 16.52% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 19.81% 61

COP 4.3.6. Grafik Perhitungan Koefisien Prestasi (COP) 5 4,5 4 3,5 3 R-22 2,5 MC-22 2 15 0,214 0,114 30 0,272 0,142 45 0,32 0,17 60 0,378 0,198 Tekanan (Psia) Massa R-22 (Kg) Massa MC-22 (Kg) Gambar 4.4 Grafik COP Terhadap Tekanan Dari gambar 4.4 grafik COP terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia,dan 60 psia adalah. R-22 : 2.638285, 3.122103, 3.666755, 4.233149 MC-22 : 2.937746, 3.2188, 3.835181, 4.444829 Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 maka COP juga akan naik. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan rata-rata sebesar 11.67% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan sebesar 10.43% 62

Daya Listrik (Kw) 4.3.7. Grafik Konsumsi Daya Listrik Terhadap Tekanan 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 R-22 0,45 MC-22 0,4 15 0,214 0,114 30 0,272 0,142 45 0,32 0,17 60 0,378 0,198 Tekanan (Psia) Massa R-22 (Kg) Massa MC-22 (Kg) Gambar 4.5 Grafik Perhitungan Daya Listrik Dari gambar 4.4 grafik COP terhadap variasi tekanan dengan pembebanan terlihat bahwa refrigeran R-22 dan MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia,dan 60 psia adalah. R-22 : 0.588 Kw, 0.609 Kw, 0.63 Kw, 0.651 Kw MC-22 : 0.564 Kw, 0.567 Kw,0.588 Kw, 0.609 Kw Dari gambar grafik 4.5 juga terlihat bahwa daya listrik untuk refrigeran MC-22 pada tekanan 60 psia adalah 0.609 kw dan R-22 pada tekanan 60 psia 0.651 kw. maka dapat disimpulkan bahwa refrigeran MC-22 lebih hemat mengkonsumsi listrik 6% dari pada refrigeran R-22. 63