PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KARAKTERISTIK AC MOBIL MENGGUNAKAN PUTARAN KOMPRESOR 1036 RPM SKRIPSI Untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin oleh : TRIYADI NIM : 115214026 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2016 i

CAR AC CHARACTERISTICS USING 1036 RPM COMPRESSOR ROTATION FINAL PROJECT Presented as partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering By TRIYADI Student Number : 115214026 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2016 ii

ABSTRAK Kebutuhan akan mesin pendingin semakin meluas. Salah satunya adalah AC Mobil yang sering dugunakan pada mobil-mobil masakini. AC Mobil digunakan untuk menyejukan ruangan kabin agar penggunanya merasa nyaman ketika berada didalam mobil. Tujuan dari penelitian ini adalah: a)merancang dan membuat AC yang dipergunakan di mobil. b) Mengetahui karakteristik, COP aktual, COP ideal, dan menghitung efisiensi mesin AC mobil. Menghitung kerja kompresor, kalor yang diserap evaporator dan kalor yang dilepas kondensor dari mesin pendingin per satuan massa. Metode yang digunakan adalah dengan metode eksperimental. Mesin AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian menggunakan siklus kompresi uap dan menggunakan putaran kompresor 1036 RPM. Selain itu refrigeran yang digunakan dalam AC mobil adalah R-134a. komponen-komponen utama yang digunakan dalam AC mobil meliputi kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Dalam penelitian ini, penggerak awal mesin AC mobil dipilih motor listrik dengan daya sebesar 2 HP dengan RPM 1480. Serta ukuran kabin panjang 1,5 m, lebar 1,25 m, tinggi 1,25 m dan tebal triplek 3,5 mm. Hasil penelitian memberikan kesimpulan. a) kerja kompresor persatuan massa refrigerant rata-rata sebesar 61,32 kj/kg, (b) kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator rata-rata sebesar 171,63 kj/kg, (c) kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor rata-rata sebesar 232,95 kj/kg, (d) COP actual rata-rata sebesar 2.80 (e) COP ideal rata-rata sebesar 5,36, (f) efisiensi rata-rata mesin AC mobil sebesar 52,28%, (g) laju aliran massa rata-rata sebesar 0,017 kg/s. vii

KATA PENGANTAR Puji syukur saya sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmatnya, sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai gelar sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan merupakan penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan langsung cara pembuatan dari awal, pengambilan data, pemahaman tentang prinsip kerja alat, dan solusi yang tepat terhadap masalah yang dihadapi. Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, Skripsi ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, dan Dosen Pembimbing Skripsi. 3. Budi Setyahandana, ST., M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Seluruh Staf pengajar Jurusan Tenik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma. 5. Ag. Rony Windaryawan yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunaan fasilitas laboratorium untuk keperluan penelitian ini. 6. Jaimun dan Sundari selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberikan semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi. 7. Ulfa Sofianti yang selalu memberikan semangat dan motivasi saya dalam menyelesaikan Skripsi. viii

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i TITLE PAGE... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii DAFTAR DEWAN PENGUJI... iv PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... v PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH... vi ABSTRAK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiii DATAR TABEL... xvii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 3 1.3. Tujuan Penelitian... 3 1.4. Batasan Masalah... 4 x

1.5. Manfaat Penelitian... 4 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1. Dasar Teori... 6 2.1.1. Bahan Pendingin (Refrigerant)... 15 2.1.1.1. Syarat-syarat Refrigerant... 16 2.1.1.2. Jenis-jenis Refrigerant... 16 2.1.2. Siklus Kompresi Uap... 18 2.1.3. Rumus-rumus Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin... 22 2.2. Tinjauan Pustaka... 28 BAB III PEMBUATAN ALAT... 31 3.1. Komponen-komponen Mesin AC Mobil... 31 3.2. Peralatan Pendukung... 40 3.3. Persiapan Alat dan Bahan... 46 3.4. Proses Pembuatan Mesin AC Mobil... 46 BAB IV METODOLOGI PENELITIAN... 49 4.1. Alur Penelitian... 49 4.2. Mesin yang Diteliti... 50 4.3. Posisi Pemasangan Alat Ukur... 51 4.4. Alat Bantu Penelitian... 53 4.5. Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan Pada Setiap Titik yang Sudah Ditentukan... 56 xi

4.6. Cara Mengolah Data... 56 4.7. Cara Mendapatkan Kesimpulan... 57 BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 58 5.1. Data Hasil Penelitian... 58 5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data... 60 5.3. Hasil Perhitungan... 68 5.4. Pembahasan... 72 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN... 81 5.1. Kesimpulan... 81 5.2. Saran... 82 DAFTAR PUSTAKA... 83 LAMPIRAN... 84 xii

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1... 7 Gambar 2.2... 7 Gambar 2.3... 8 Gambar 2.4... 9 Gambar 2.5... 11 Gambar 2.6... 12 Gambar 2.7... 12 Gambar 2.8... 13 Gambar 2.9... 13 Gambar 2.10... 14 Gambar 2.11... 15 Gambar 2.12... 18 Gambar 2.13... 19 Gambar 2.14... 20 Gambar 2.15... 27 xiii

Gambar 3.1... 31 Gambar 3.2... 32 Gambar 3.3... 33 Gambar 3.4... 33 Gambar 3.5... 34 Gambar 3.6... 35 Gambar 3.7... 36 Gambar 3.8... 36 Gambar 3.9... 37 Gambar 3.10... 38 Gambar 3.11... 39 Gambar 3.12... 40 Gambar 3.13... 40 Gambar 3.14... 41 Gambar 3.15... 41 Gambar 3.16... 42 Gambar 3.17... 42 xiv

Gambar 3.18... 43 Gambar 3.19... 43 Gambar 3.20... 44 Gambar 3.21... 44 Gambar 3.22... 45 Gambar 3.23... 45 Gambar 3.24... 47 Gambar 3.25... 47 Gambar 4.1... 49 Gambar 4.2... 50 Gambar 4.3... 51 Gambar 4.4... 52 Gambar 4.5... 53 Gambar 4.6... 53 Gambar 4.7... 54 Gambar 4.8... 54 Gambar 4.9... 55 xv

Gambar 4.10... 55 Gambar 5.1... 64 Gambar 5.2... 74 Gambar 5.3... 75 Gambar 5.4... 76 Gambar 5.5... 77 Gambar 5.6... 77 Gambar 5.7... 78 Gambar 5.8... 79 xvi

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1... 56 Tabel 5.1... 58 Tabel 5.2... 60 Tabel 5.3... 62 Tabel 5.4... 68 Tabel 5.5... 69 Tabel 5.6... 71 xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Air Conditioner atau yang sering disebut dengan kata AC adalah mesin pendingin yang dalam bekerjanya menggunakan siklus kompresi uap. Saat ini AC sudah banyak digunakan untuk kebutuhan sehari-hari salah satunya digunakan pada mobil. Adapun kegunaan/fungsi AC mobil yaitu untuk mengkondisikan udara di dalam kabin. AC adalah salah satu mesin pendingin yang berguna untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan dan memberikan efek sejuk agar pengguna ruangan tersebut merasa nyaman. Selain digunakan pada mobil, AC juga sering digunakan pada tempat-tempat dan kendaraan umum seperti, rumah, rumah sakit, bank, mobil, bus, dan kendaraan transportasi lainnya. Latar belakang sebuah mobil dipasangi AC yaitu agar pengemudi dan penumpang merasa nyaman di dalam mobil, tidak merasa panas, tidak berkeringat, terhindar dari debu dan polusi yang disebabkan oleh kendaraan lain. Selain itu pengendara dan penumpang mobil juga akan mendapat keuntungan apabila mobil dipasangi AC. Keuntungan yang didapat yaitu, udara di ruangan kabin menjadi sejuk, menghilangkan embun pada kaca pada saat musim hujan sehingga pengendara menjadi lebih jelas dalam melihat jalan, dan lebih aman karena jendela mobil selalu tertutup. Beberapa perbedaan antara mobil yang dipasangi AC dengan mobil yang tidak dipasangi AC mobil, yaitu apabila 1

2 mobil tidak dipasangi AC maka kondisi udara di dalam kabin akan terasa panas, harus membuka jendela mobil untuk mendapatkan udara yang sejuk sehingga menyebabkan polusi dan debu masuk kedalam kabin dan menggakibatkan pengendara dan penumpang mobil merasa tidak nyaman, dan sopir harus menyiapkan lap untuk membersihkan embun yang ada dikaca apabila musim hujan. Namun tidak sepenuhnya apabila mobil dipasangi AC itu selalu menguntungkan. Ada kerugian-kerugian yang didapat apabila mobil yang dipasangi AC yaitu, bahan bakar menjadi lebih boros, harga mobil menjadi lebih mahal, jika tidak hati-hati akan membahayakan penggunannya, dan memerlukan waktu kusus untuk membongkar pasang mesin AC mobil. Tidak semua mobil dipasangi AC, hanya mobil jenis-jenis tertentu yang biasanya dipasangi AC. Dan mobil-mobil tersebut yaitu, mobil pribadi, bus, taksi, dan alat transportasi lainnya. Rata-rata mobil yang sudah memakai AC yaitu mobil yang produksi pada tahun 2000an ke atas dikarenakan kemajuan teknologi dan minat konsumen yang semakin meningkat. Akibat pemanasan Global dan polusi yang semakin meningkat maka penggunaan AC mobil dalam keidupanan sehari-hari menjadi sangat penting untuk memberikan kenyamanan bagi pengendara mobil. Untuk mengetahui karakteristik AC mobil yang ada di pasaran, maka penulis memilih untuk melakukan penelitian tentang AC mobil, supaya dari hasil penelitian tersebut dapat mengetahui fungsi AC mobil, karakteristik AC mobil, COP aktual, COP ideal, dan efisiensi AC mobil. Minimnya informasi bagi masyarkat tentang AC mobil

3 dapat membahayakan dan merugikan mereka. Maka dari itu masyarakat harus mengetahui fungsi dan karakteristik pada AC mobil yang ada di pasaran agar dapat menentukan mobil dengan mesin AC yang sesuai selera. 1.2 Rumusan Masalah Informasi tentang karakteristik mesin AC pada mobil yang ada dipasaran pada umumnya tidak tercantum di name plate-nya dan tidak diberikan pada saat sedang membeli mobil. Padahal informasi tentang COP dan efisiensi AC mobil sangat penting bagi konsumen untuk dapat menentukan mobil dengan mesin AC sesuai dengan seleranya. Berapakah COP dan efisiensi mesin AC mobil yang ada dipasaran? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: a. Merakit AC yang dipergunakan di mobil. b. Mengetahui karakteristik mesin AC mobil yang telah dirakit yang meliputi: Besarnya kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator. Besarnya kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor. Besarnya kerja persatuan massa refrigerant yang diperlukan kompresor. Menghitung COP aktual dan COP ideal. Menghitung efisiensi mesin AC mobil. Menghitung laju aliran massa refrigerant.

4 1.4 Batasan Masalah Batasan-batasan di dalam pembuatan mesin AC mobil ini adalah: a. Refrigerant yang digunakan dalam AC mobil adalah R-134a. b. Komponen utama AC mobil meliputi kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator, menggunakan komponen standar yang ada di pasran. c. AC mobil bekerja dengan menggunakan siklus kompresi uap. d. Putaran kompresor sebesar 1036 rpm. e. Pada penelitian ini, penggerak awal mesin AC mobil dipilih motor listrik sebagai pengganti motor dengan daya sebesar 2 HP, dan putaran sebesar 1480 rpm. f. Ukuran kabin PxLxT : 1,5 m x 1,25 m x 1,25 m, kabin terbuat dari kayu triplek dengan tebal 3,5 mm. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah: a. Dapat membantu penulis dalam memahami karakteristik AC mobil yang ada di pasaran. b. Mendapatkan pengalaman merakit AC mobil. c. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi atau tolok ukur bagi peneliti/perancang yang akan membuat AC mobil. d. Hasil penelitian dapat menjadi referensi bagi para peneliti AC mobil lainnya.

5 e. Hasil penelitian dapat ditempatkkan di perpustakaan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan di perpustakaan terkait dengan penelitian AC mobil.

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori Mesin AC berfungsi untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan kabin seperti suhu udara, kelembaban udara, dan kebutuhan udara segar. Tujuan pengkondisian di dalam ruangan kabin adalah agar pengguna mobil merasa nyaman saat berada di dalam kabin. Suhu udara normal yang dihasilkan oleh AC mobil yaitu 20-25 c serta kelembaban udara 55%-65%, dan kebutuhan udara segar yang bersih antara 10-15 CFM/orang. Kebersihan udara disebabkan karena adanya filter yang menyaring udara sebelum udara dimasukkan ke dalam ruang kabin. AC mobil ini bekerja dengan sistem kompresi uap dan menggunakan refrigerant sebagai fluida kerjanya. Jenis refrigerant yang digunakan dalam AC mobil pada umumnya mempunyai sifat yang ramah lingkungan. Siklus kompresi uap AC mobil terdiri dari komponen-komponen yang memiliki fungsi sendirisendiri. Adapun komponen-komponen tersebut adalah: kompresor, kondensor, filter dryer, katup ekspansi, evaporator, fan, dan kopling magnet. Adanya AC, menyebabkan sopir dapat bekerja dengan lebih konsentrasi serta lebih baik (tidak berkeringat, tidak panas, dan tidak cepat capek). Penumpang juga dapat menikmati perjalanan dengan lebih menarik dan nyaman. Pada saat turun hujan kaca dalam mobil juga tidak terjadi pengembunan, air dari 6

7 udara di dalam mobil. Kaca mobil tentunya terlihat bersih. Udara yang masuk ke dalam mobil juga relative bersih, terhindar dari gas buang mobil-mobil yang ada di jalan raya. Gambar 2.1 menyajikan skematik dari mesin AC mobil, sedamgkan Gambar 2.2 menyajikan AC mobil yang sudah terpasang di dalam mobil. Gambar 2.1 skematik mesin AC mobil Gambar 2.2 Mesin AC yang terpasang pada mobil (Sumber: http://dunia-otomotif-mobil.blogspot.com/2013/04/sistem-acair-conditioner-mobil.html)

8 a. Kompresor Kompresor adalah alat yang digunakan untuk menaikkan tekanan refrigerant dalam sistem kompresi uap. Cara kerja dari kompresor yaitu menghisap refrigerant yang ditekan oleh piston dan kemudian diteruskan ke pipa yang menuju kondensor. Ada beberapa macam kompresor yang biasa digunakan dalam mesin AC mobil. Kompresor yang biasa dipakai adalah : swash plate, resipro (crank shaft) dan wobble plate. Dalam penelitian ini kompresor yang digunakan adalah kompresor jenis Swash plate. Kompresor jenis swash plate adalah jenis kompresor yang gerakkan toraknya diatur oleh swash plate pada jarak tertentu dengan 6 atau 10 silinder. Ketika salah satu sisi pada torak melakukan tekanan, maka sisi yang lainnya akan melakukan langkah hisap. Kompresor swash plate pada dasarnya memiliki proses kompresi yang sama dengan kompresor jenis crank shaft. Akan tetapi kompresor ini memiliki perbedaan tekanan pada katup hisap dan katup tekan. Selain itu, perpindahan gaya pada tipe swash plate tidak melalui batang penghubung (connecting rod), sehingga getarannya lebih kecil. Gambar 2.3 Kompresor Swash Plate (Sumber: http://pingdopid.net/kompresor-jenis-pelat-swash.html)

9 b. Kondensor Gambar 2.4 Kondensor (Sumber: http://mitrabaterai.blogspot.com/2012/05/cara-kerja-ac-mobildan-solusinya.html) Kondensor adalah komponen mesin AC mobil yang berfungsi untuk mengembunkan refrigerant. Ada tiga proses utama yang berlangsung di dalam kondensor. Proses tersebut yaitu, proses penurunan suhu refrigerant dari gas panas lanjut ke gas jenuh, proses dari gas jenuh ke cair jenuh, dan proses pendinginan lanjut. Proses pengembunan refrigerant dari kondisi gas jenuh ke cair jenuh berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap. Saat ketiga proses berlangsung, kondensor mengeluarkan kalor dari refrigerant ke udara lingkungan. Kalor yang dilepaskan kondensor dibuang keluar dan diambil oleh udara sekitar. Berdasarkan media pendinginannya, kondensor dibagi menjadi 3 macam, yaitu kondensor berpendingin air, kondensor berpendingin udara dan kondensor berpendingin air serta udara. Di dalam kondensor terjadi proses pengembunan refrigerant atau yang sering disebut dengan proses kondensasi. Berdasarkan P-h diagram dalam kondensor terjadi perubahan fase dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh beserta

10 penurunan suhu, gas jenuh menjadi cair jenuh tanpa ada penurunan suhu, cair jenuh menjadi cair disertai penurunan suhu di pendinginan lanjut. Kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin kapasitas kecil adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa dengan bersirip. Pada umumnya jenis kondensor yang sering dipakai pada AC mobil adalah jenis pipa bersirip. Dan pada penelitian ini, kondensor yang digunakan adalah kondensor pipa bersirip. c. Filter Dryer (Receiver/drier) Filter dryer atau Receiver/drier merupakan tabung merupakan penyimpan refrigerant cair, berisikan fiber dan desiccant (bahan pengering) untuk menyaring benda-benda asing dan uap air yang terikan pada sirkulasi refrigerant. Filter drier menerima cairan refrigerant bertekanan tinggi dari kondensor dan mengalir ke katup ekspansi. Filter drier mempunyai 3 fungsi, yaitu : menyimpan refrigerant, menyaring benda-benda asing, menyaring uap air, dan memisahkan gelembung gas dengan cairan refrigerant sebelum masuk ke katup ekspansi. Receiver drier dilengkapi dengan filter, desiccant, sight glass dan fusible plug. Filter berfungsi membersihkan kotoran yang ada dalam refrigerant. Jika refrigerant kotor akan menyebabkan karat pada komponen-komponen pada sistem AC. Desiccant berfungsi untuk mencegah terjadinya pembekuan kotoran di dalam lubang katup ekspansi dan evaporator. Kotoran yang membeku tersebut menghambat aliran refrigerant, fusible plug berfungsi sebagai alat sebagai alat pengaman. Jika kondensor rusak atau beban pendinginan berlebihan, maka tekanan akan merusak komponen, dalam keadaan ini solderan khusus pada fusible

11 plug meleleh sehingga refigerant dapat keluar. Dengan demikian, komponen tidak rusak dan solderan khusus tersebut meleleh pada suhu 95 0 C sampai dengan 100 0 C. Gambar 2.5 Filter Dryer (Receiver Drier) (Sumber: http://mobil-ac.blogspot.com/search/label/receiver%2fdryer) d. Katup Ekspansi Katup ekspansi adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigerant dan untuk mengatur aliran refigerant ke evaporator. Katup ekspansi merupakan suatu pipa dan katup yang mempunyai diameter yang paling kecil jika dibandingkan dengan pipa pipa lainnya. Penurunan tekanan refrigerant dikarenakan adanya gesekan dengan bagian dalam katup ekspansi. Proses penurunan tekanan dalam katup ekspansi diasumsikan berlangsung pada entalpi konstan atau sering disebut isoenthalpy (proses yang ideal). Pada saat refrigerant masuk ke dalam katup

12 ekspansi, refrigerant berada dalam fase cair penuh, tetapi ketika masuk evaporator fase refrigerant berupa campuran fase cair dan gas. Gambar 2.6 Katup Ekspansi (Sumber: http://www.omegaacmobil.com/katub-expansi.php) Gambar 2.7 Katup Ekspansi (Sumber: http://id.aliexpress.com/w/wholesale-toyota-corolla-expansionvalve.html)

13 e. Evaporator Evaporator adalah alat untuk menyerap kalor dari udara yang berada di ruang kabin mobil yang akan didinginkan. Pada evaporator terjadi perubahan fase refrigerat dari campuran cair dan gas menjadi gas. Pada saat proses perubahan fase, diperlukan energi kalor. Energi kalor diambil dari lingkungan evaporator. Untuk AC mobil, energi kalor diambil dari beban pendinginan di ruangan kabin mobil. Proses penguapan freon di evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator yang banyak digunakan pada AC mobil adalah pipa bersirip. Gambar 2.8 Evaporator (Sumber: http://bahasotomotif.com/wpcontent/uploads/2012/08/a_c_evaporator.jpg) Gambar 2.9 Evaporator (Sumber: http://mitrabaterai.blogspot.com/2012/05/cara-kerja-ac-mobildan-solusinya.html)

14 f. Blower/fan Blower/fan kondensor adalah komponen AC mobil yang berfungsi untuk mensirkulasikan udara ke dalam kabin mobil. Blower pada kabin terdiri atas motor penggerak dan blower/ sudu-sudu yang digerakkan. Blower berfungsi untuk memasukkan udara segar dan mensirkulasikan udara hasil pengkondisian ke dalam kabin. Gambar 2.10 Blower/Fan (Sumber: http://www.anugerahjayaac.com/2012/03/service-evaporator-acmobil-daihatsu.html) g. Kopling Magnet Kopling magnet adalah komponen AC mobil yang berfungsi untuk memutus dan menghubungkan engine dengan kompresor secara otomatis. Cara kerja kopling magnet : bila sakelar dihubungkan, magnet listrik akan menarik plat penekan sampai berhubungan dengan roda pulley dan poros kompresor terputar. Pada waktu sakelar diputuskan pegas plat pengembali akan menarik plat penekan

15 sehingga putaran motor penggerak terputus dari poros kompresor (putaran mesin hanya memutar puli saja). Gambar 2.11 Kopling Magnet (Sumber: http://medukasi.kemdikbud.go.id/online/2008/sistemac/komponen.html) 2.1.1 Bahan Pendingin (Refrigerant) Dalam suatu sistem pendingin yang mengunakan siklus kompresi uap, refrigerant merupakan komponen yang penting. Refrigerant berfungsi sebagai cairan untuk menyerap kalor di evaporator dan melepas kalor di kondensor. Refrigerant yang sering digunakan pada AC mobil adalah R-134a karena ramah lingkungan dan tidak merusak lapisan ozon saat terjadi penguapan. 2.1.1.1 Syarat-syarat Refrigerant Refrigerant yang dipergunakan dalam mesin pendingin siklus kompresi uap sebaiknya mememiliki sifat-sifat sebagai berikut: a. Tidak beracun.

16 b. Tidak menyebabkan korosi pada bahan logam yang dipakai pada mesin pendingin. c. Tidak dapat terbakar atau meledak jika bercampur dengan minyak pelumas, udara, dan sebagainya. d. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah. e. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar alor yang diserap evaporator besar. f. Mempunyai konduktifitas termal yang tinggi. Secara khusus sifat dari refrigerant R-134a adalah: a. Tidak mudah terbakar. b. Tidak merusak lapisan ozon/ramah lingkungan tidak menimbulkan pemanasan global. c. Tidak beracun, berbau, dan berwarna. d. Memiliki kestabilan yang tinggi. e. Umur hidup di udara pendek. 2.1.1.2 Jenis-jenis Refrigerant Contoh beberapa refrigerant yang ada dipasaran: a. Amoniak (NH3) Amoniak adalah satu-satunya refrigerant selain kelompok fluorocarbon yang masih digunakan sampai saat ini. Walaupun amoniak (NH3) beracun dan kadangkadang mudah terbakar atau meledak pada kondisi tertentu, namun amoniak (NH3) biasa digunakan pada instalasi-instalasi suhu rendah pada industri besar. b. Refrigerant-12

17 Refrigerant ini biasa dilambangkan R-12 dan mempunyai rumus kimia CCl2 F2 (Dichloro Difluoro Methane). Refigerant jenis ini dilarang digunakan pada saat ini karena tidak ramah lingkungan. R-12 mempunyai titik didih -21,6 o F (- 29,8 o C) pada tekanan 1 atm. Untuk melayani refrijerasi rumah tangga dan di dalam pengkondisian udara kendaraan otomotif. c. Refrigerant-22 Refrigerant ini biasa dilambangkan R-22 dan mempunyai rumus kimia CHClF2. R-22 mempunyai titik didih -40,8 o C pada tekanan 1 atm. Refrigerant ini telah banyak digunakan untuk menggantikan R-12, tetapi pada saat ini penggunaan refigerant jenis ini dilarang untuk digunakan karena kurang ramah lingkungan. d. HFC (hydro Fluoro Carbon) Refrigerant jenis ini yang saat ini paling sering digunakan karena memiliki sifat yang ramah lingkungan sehingga tidak merusak lapisan ozon. Pada penelitian penulis memilih menggunakan jenis refigerant yang aman, refigerant yang dipilih adalah refigerant jenis HFC (hydro fluoro carbon) atau R- 134a. Freon 134a ataupun HFC-134a adalah refrigerant haloalkana yang tidak menyebabkan penipisan ozon dan memiliki sifat-sifat yang mirip dengan R-12 (diklorodiflorometana). R134a mempunyai rumus molekul CH2FCF3 dan titik didih pada 96,6 C pada tekanan 101,321 kpa (1 atm). Secara khusus sifat dari refigerant 134a adalah tidak mudah terbakar, tidak merusak lapisan ozon, tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau, relatif mudah diperoleh, memiliki kestabilan yang tinggi, dan umur hidup atmosfer pendek.

18 e. Udara Penggunaan udara sebagai refrigerant umumnya dipergunakan di pesawat terbang, sistem pendingin menggunakan refrigerant udara menghasilkan COP yang rendah tetapi aman. 2.1.2 Siklus Kompresi Uap Dari sekian banyak mesin refigerasi sebagian besar menggunakan siklus kompresi uap. AC mobil merupakan salah satu mesin refrigerasi yang menggunakan siklus kompresi uap. Sistem refrigerasi mempunyai empat komponen utama yaitu, kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Gambar 2.12 menyajikan siklus konpresi uap. Gambar 2.12 Skema Siklus Kompresi Uap Proses yang terjadi pada siklus kompresi uap adalah refrigerant menyarap panas dari lingkungan yang di pergunakan untuk menguapkan refrigerant sehingga refrigerant berubah menjadi gas. Refrigerant yang telah berubah fase menjadi gas dikompresikan oleh kompresor menuju kondensor. Di dalam

19 kondensor, refrigerant akan mengalami proses kondensasi. refrigerant membuang panas ke lingkungan sehingga refrigerant berubah fase dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh yang disertai dengan penurunan suhu, dari gas jenuh ke cair jenuh dan dari cair jenuh ke cair lanjut. Kemudian refrigerant menuju ke katup ekspansi. Sesuai dengan fungsinya katup ekspansi ini akan menurunkan tekanan refrigerant sebelum masuk ke evaporator. Selain menurunkan tekanan katup ekspansi juga merubah fase dari cair jenuh menjadi campuran cair dan gas, sehingga pada saat refrigerant masuk kedalam evaporator sudah dalam bentuk campuran cair dan gas. Di evaporator terjadi perubahan fase dari campuran cair dan gas menjadi gas panas lanjut yang di sertai peningkatan suhu sebelun dihisap kembali oleh kompresor. Proses ini akan berlangsung secara berulang-ulang. Siklus kompresi uap pada diagram p-h di sajikan pada gambar 2.2. Gambar 2.13 Siklus Kompresi Uap Pada Diagram p-h Dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut

20 Gambar 2.14 T-S Diagram Dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut Proses dari kompresi uap tersusun ada beberapa proses. (a) proses kompresi (b) proses kondensasi (c) proses ekspansi (d) proses evaporasi. a. Proses (1-2) Proses Kompresi Proses ini dilakukan oleh kompresor dan berlangsung secara isentropik adiabatik. Dalam proses ini diperlukan tenaga dari luar untuk menggerakkan kompresor (Win). Kondisi awal refrigerant pada saat masuk ke dalam kompresor adalah uap panas lanjut bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigerant akan menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropic (iso entropi atau entropi tetap), maka temperatur ke luar kompresor pun meningkat. b. Proses (2-2 ) Proses Penurunan Suhu Gas Panas Lanjut Proses ini adalah proses penurunan suhu dari das panas lanjut ke gas jenuh. Proses ini berlangsung di kondensor. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap. Pada saat proses, kalor dari refrigerant dibuang keluar, sehingga

21 suhunya turun. Perpindahan kalor dapat terjadi karena suhu refrigerant lebih tinggi dibandingkan dengan suhu udara di sekitar kondensor. c. Proses (2-3 ) Proses Pengembunan Proses ini berlangsung pada kondensor. Refrigerant bertemperature tinggi masuk kondensor untuk melepaskan kalor karena perbedaan suhu refrigerant lebih tinggi dari pada suhu lingkungan sekitar. Dalam proses ini terjadi perubahan fase refrigerant yaitu perubahan gas jenuh menjadi cair jenuh. Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigerant dengan lingkungannya. Proses ini berlangsung pada tekanan dan suhu tetap, meskipun refrigerant mengeluarkan kalor. d. Proses (3-3) Proses Pendinginan Lanjut Pada proses pendinginan lanjut terjadi penurunan suhu. Proses pendinginan lanjut membuat membuat refrigerant yang keluar dari kondensor benar-benar dalam keadaan cair. Hal ini membuat refrigerant lebih mudah mengalir melalui katup ekspansi dalam sebuah sistem pendingin. Proses ini terjadi pada entalpi tetap. e. Proses (3-4) Proses Penurunan Tekanan Proses penurunan tekanan ini berlangsung di katup ekspansi. Pada proses ini tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi penurunan tekanan dan temperatur. Katup ekspansi selain berfungsi menurunkan tekanan dan suhu, berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigerant. Pada proses ini, refrigerant mengalami perubahan fase dari fase cair menjadi campuran cair dan gas. f. Proses (4-1 ) Proses Pendidihan/Evaporasi

22 Proses ini berlangsung secara isobar isothermal (tekanan konstan, temperatur konstan) di dalam evaporator. Panas dari lingkungan akan diserap oleh cairan refrigerant yang bertekanan rendah sehingga refrigerant berubah fase dari campuran cair dan gas menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigerant saat masuk evaporator dalam fase campuran cair dan gas. Proses pendidihan berlangsung pada tekanan konstan, dan suhu konstan. g. Proses (1-1) Proses Pemanasan Lanjut Pada proses pemanasan lanjut terjadi kenaikan suhu. Proses berlangsung pada tekanan konstan. Dengan adanya pemanasan lanjut, refrigerant yang akan masuk ke dalam kompresor benar-benar dalam kondisi gas. Hal ini membuat kompresor bekerja lebih ringan dan aman. 2.1.3 Rumus-rumus Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin Untuk menentukan hasil dari unjuk kerja dari mesin pendingin diperlukan rumus-rumus perhitungan, antara lain seperti, kerja kompresor, kalor yang dilepas evaporator persatuan massa refrigerant, kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigerant, COP aktual, COP ideal, efisiensi dan laju aliran massa. a. Kerja Kompresor. Besar kerja kompresi per satuan massa refrigerant dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1). W in = h 2 h 1 (2.1) Pada Persamaan (2.1) : o W in : kerja kompresor persatuan massa refrigerant

23 o h 1 : entalpi refrigerant saat masuk kompresor o h 2 : entalpi refrigerant saat keluar kompresor b. Kalor yang dilepas kondensor Besar kalor per satuan massa refrigerant yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2) Q out = h 2 h 3 (2.2) Pada Persamaan (2.2) : o Q out : besar kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor o h 2 o h 3 : entalpi refrigerant saat keluar kompresor : entalpi refrigerant saat masuk katup ekspansi c. Kalor yang diserap evaporator Besar kalor per satuan massa refrigerant yang diserap evaporator dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.3) Q in = h 1 h 4 (2.3) Pada Persamaan (2.3) : o Q in : besar kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator o h 1 : entalpi refrigerant saat masuk kompresor o h 4 : entalpi refrigerant saat masuk evaporator d. Coefficient Of Performance (COP aktual)

24 COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari siklus refrijerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin maka akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan antara dampak refrigerasi (h 1 -h 4 ) dengan kerja kompresor (h 2 -h 1 ) dinyatakan dalam Persamaan (2.4) COP aktual = (2.4) Pada Persamaan (2.4) : o COP aktual : koefisien prestasi mesin AC mobil aktual o h 1 o h 2 o h 4 : entalpi refrigerant saat masuk kompresor : entalpi refrigerant saat keluar kompresor : entalpi refrigerant saat masuk evaporator e. COP ideal (Coefficient Of Performance). Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada siklus kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) COP ideal = (2.5) Pada Persamaan (2.5) : o COP ideal : koefisien prestasi maksimum mesin AC mobil o T e o T c : suhu evaporator : suhu kondensor

25 f. Efisiensi mesin AC mobil Besarnya efisiensi mesin AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) = (2.6) Pada Persamaan (2.6) : o COP ideal : koefisien prestasi maksimum mesin AC mobil o COP aktual : koefisien prestasi aktual mesin AC mobil g. Laju liran massa refrigerant. Besarnya laju aliran massa refrigerant dapat dihitung dengan mempergunakan Persamaan (2.7) ṁ = = (2.7) Catatan : 1 watt = 1 J/s Pada Persamaan (2.7) : o ṁ : laju aliran massa refrigerant o V : Voltase kompresor o I : Arus kompresor o P : Daya kompresor o W in : kalor besar kerja kompresor

26 Untuk mengetahui nilai entahalpy dari setiap proses yang bekerja dalam siklus kompresi uap, dapat menggunakan p-h diagram. Dengan bantuan diagram tekanan-entalpi, besaran yang penting seperti kerja kompresor, kerja kondensor, kerja evaporator dan COP dalam siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dapat diketahui. Dalam penggunaan diagram entalpitekanan tergantung jenis bahan pendingin (refrigerant) yang dipakai. Untuk diagram tekanan-entalpi pada jenis refrigerant 134a disajikan pada Gambar dibawah ini adalah p-h diagram untuk refrigerant R-134a.

27 Gambar 2.15 Grafik p-h diagram refrigerant R-134a

28 2.2 Tinjauan Pustaka Amna Citra Farhani (2007) meneliti tentang penggantian R12 dengan R22 pada mesin pendingin. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa penggantian R22 pada mesin pendingin kompresi uap yang menggunakan refrigerant R12 mempengaruhi kinerja komponen mesin pendingin. Efek pendinginan, panas buang kondensor dan kompresi. Hasil kompresi yang didapat dari R22 lebih besar, akan tetapi tidak diikuti dengan laju pendinginan yang cepat. Besarnya nilai ketiga parameter ini dikarenakan besarnya laju aliran massa yang terjadi. Suhu evaporasi yang dapat dicapai R22 lebih rendah dari pada R12 karena kurangnya kalor serap air sebagi medium pendingin. Anwar, K (2010), melakukan penelitian mengenai efek beban pendingin terhadap kinerja system mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerant, koefisien prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode eksperimental dengan variasi beban pendingin. Beban pendingin yang diperoleh dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300, dan 400 watt di dalam ruang pendingin. Pengambilan data dilakukan secara langsung pada unit pengujian mesin pendingin. Data dianalisis secara teoritis berdasarkan data eksperimen dengan menentukan kondisi refrigerant pada setiap titik siklus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan beban pendingin menghasilkan koefisien prestasi sistempendingin berbentuk kurva parabola. Performa optimum pada pengujian selama 30 menit diperoleh padabola lampu 200 watt dengan COP sebesar 2,64.

29 Maclaine (2004) telah melakukan pengujian tentang Usage and risk of hydrocarbon refrigerants in motor cars for Australia and the United States. Penggunan refrigerant HC-290/600 di Australia sebesar 0,33 ± 0,12 x 10 6 pada tahun 2002 dan di Amerika sebesar 4,7 ± 1,7 x 10 6 pada tahun 2002. Penggunaan HC-290/600 memberikan hasil : tidak mudah terbakar dan risiko penggunaan HC- 290/600 jauh lebih kecil dibanding dengan refrigerant yang dijual di pasaran. Willis (2013) melakukan penelitian yang membandingkan prestasi kerja refrigerant R22 dengan R134a pada mesin pendingin. Penelitian ini membahas mengenai perbandingan refrigerant R22 dengan R134a untuk menentukan refrigerant mana yang lebih baik untuk digunakan, baik dari efek refrigerasi maupun COP (koefisien prestasi) dan ramah tehadap lingkungan. Dari hasil penelitian yang dilakukan pada kedua jenis refrigerant, diketahui bahwa karakteristik dari kedua refrigerant berbeda yang kemudian akan berpengaruh pada prestasi kerjanya. R22 dari segi prestasinya lebih baik dari R134a, akan tetapi R22 tidak ramah lingkungan. Sedangkan R134a prestasi kerjannya lebih rendah dibandingkan dengan R22, akan tetapi R134a lebih ramah lingkungan dari pada R22. Yuswandi (2007) telah melakukan penelitian tentang pengujian unjuk kerja sistem AC mobil statik eksperimen menggunakan refrigerant CFC-12 dan HFC-134a dengan variasi putaran (rpm) kompresor. Penelitian tersebut bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi putaran kompresor terhadap unjuk kerja dari sistem AC mobil. Peneliti memakai alat peraga mesin AC mobil yang telah dilengkapi dengan sensor temperatur dan tekanan. Komponen utama sistem AC

30 mobil terdiri dari : kompresor, kondensor, receiver drier, katup ekspansi, dan evaporator. Fluida kerja yang digunakan yaitu refrigeran CFC-12 dan HFC-134a. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan putaran kompresor, yaitu 1000 rpm, 1200 rpm, 1500 rpm, 1800 rpm, dan 2000 rpm. Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi putaran kompresor maka COP akan mengalami penurunan. CFC- 12 mempunyai COP carnot, COP standar, dan COP aktual yang lebih tinggi dibandingkan dengan HFC-134a. Kapasitas refrigerasi dan kerja kompresi HFC-134a mempunyai nilai yang lebih besar dibandingkan CFC-12.

BAB III PEMBUATAN ALAT 3.1 Komponen-komponen mesin AC mobil Komponen utama pada mesin AC mobil yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah kompresor, kondensor, katup ekspansi, receiver drier, evaporator, dan refrigeran R-134a. a.) Kompresor Kompresor yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: Gambar 3.1 Kompresor 31

32 Gambar 3.2 Kompresor Jenis kompresor : swash plate Voltase : 220 volt b.) Kondensor Kondensor yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

33 Gambar 3.3 Kondensor Gambar 3.4 Kondensor Jenis Kondensor : Kondensor Pipa Bersirip Ukuran : p x l x t = 50 cm x 30 cm x 3 cm Bahan Pipa : Besi, diameter : 6 cm

34 Bahan Sirip : Besi, jarak antar sirip : 3 cm Jumlah Sirip : 1100 c.) Katup Ekspansi Katup ekspansi yang di gunakan dalam penelitian ini memiliki spesifikasi sebagai berikut: Gambar 3.5 Katup Ekspansi

35 Gambar 3.6 Katup Ekspansi Diameter Katup Ekspansi : 0,028 inchi Bahan Katup Ekspansi : Tembaga d.) Evaporator Spesifikasi evaporator yang di gunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

36 Gambar 3.7 Evaporator Gambar 3.8 Evaporator

37 Bahan Pipa Evaporator : tembaga, Dimeter : 6 mm Sirip Evaporator : alumunium Ukuran Evaporator : P x l x t = 30 cm x 10 cm x 5 cm e.) Receiver Dryer/Filter Dryer Receiver Dryer yang di gunakan dalam penelitian ini memiliki spesifikasi sebagai berikut: Gambar 3.9 Receiver Dryer

38 Gambar 3.10 Receiver Dyer Bahan tabung receiver/drier : besi Diameter : 6 cm Panjang (tinggi) : 25 cm f.) Refrigerant R134a yang dibuat. Refrigerant R134a digunakan sebagai fluida kerja pada mesin AC mobil Dalam penelitian ini dipergunakan refrigerant R134a karena lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan jenis refrigerant lain yang tersedia dipasaran.

39 Gambar 3.11 Tabung Refrigerant R134a g.) Motor Listrik Motor listrik berfungsi sebagai engine yang memutar kompresor agar sistem AC dapat berjalan. Berikut adalah spesifikasi dari motor listrik: Daya motor listrik Rpm motor listrik : 2 hp : 1480 rpm Voltase motor listrik : 220 volt

40 Gambar 3.12 Motor Listrik 3.2 Peralatan Pendukung a) Pompa Vakum Pompa vakum adalah alat yang digunakan untuk mengeluarkan udara dari dalam system AC mobil sebelum diisi Freon. Gambar 3.13 Pompa Vakum

41 b) Sterofoam mobil. Berfungsi sebagai isolator agar tidak terjadi kebocoran di dalam sistem AC Gambar 3.14 Sterofoam c) Manifold Gauge Alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan refrigerant pada saat pengisian Freon maupun pada saat AC mobil sedang bekerja. Yang berwarna biru untuk tekanan rendah dan berwarna merah untuk tekanan tinggi. Gambar 3.15 Manifold Gauge

42 d) Adaptor Adaptor mempunyai fungsi untuk merubah arus dari AC ke DC. Spesifikasi adaptor sebagai berikut : Arus : 7.5 A Voltase : 6 Volt, 9 Volt, 12 Volt, 13,2 Volt Gambar 3.16 Adaptor Gambar 3.17 Adaptor

43 e) Alat Pemotong Pipa Alat pemotong pipa adalah alat yang mempunyai fungsi untuk memotong pipa, agar hasil potongan menjadi rapi. Selain ini juga mudah untuk dipergunakan, pipa tidak bengkok dan tidak menghasilkan tatal. Gambar 3.18 Alat Pemotong Pipa f) Blower Blower digunakan untuk menghembuskan udara dingin dari evaporator ke ruang kabin mobil. Gambar 3.19 Blower

44 g) Kipas Kondensor Kipas kondensor berfungsi untuk mengalirkan fluida udara melewati kondensor agar proses pelepasan kalor pada kondensor dapat dipercepat. Gambar 3.20 Kipas Kondensor h.) Tang Meter Tang meter digunakan sebagai alat untuk mendeteksi daya yang digunakan oleh motor listrik pada saat kopling magnet berfungsi dan tidak berfungsi. Gambar 3.21 Tang Meter

45 i.) Tachometer Tachometer berfungsi untuk mengukur rpm pada pully yang berada kopling magnet. Gambar 3.22 Tachometer j.) Kabin (ruang AC mobil) Kabin ini berfungsi sebagai ruang pendinginan AC mobil yang terbuat dari triplek dan rangka kayu dan dilapisi dengan sterefoam. Ruang pendinginan ini memiliki ukuran p x l x t ( 1,5 m x 1.2 m x 1 m ). Gambar 3.23 Kabin

46 3.3 Persiapan Alat dan Bahan Untuk mempercepat dan mempermudah proses pembuatan AC mobil maka diperlukan tahap-tahap sebagai berikut seperti, persiapan komponenkomponen. Berikut adalah komponen-komponen utama yang harus di persiapkan ( Kompresor, Kondensor, Evaporator, Katup Ekspansi), dan alat bantu yang di perlukan dalam pembuatan AC mobil. Setelah semua komponen sudah lengkap maka tahap berikutnya yaitu proses penyambungan komponen-komponen AC mobil. 3.4 Proses Pembuatan Mesin AC mobil Dalam pembuatan AC mobil diperlukan langkah-langkah sebagai berikut: a. Proses Pembuatan Rangka dan Perakitan Komponen Pada proses ini, rangka dan komponen AC mobil sudah terpasang. Namun dalam hal kelistrikan, terutama blower dan kipas kondensor tidak dapat digunakan, sehingga perlu adanya perbaikan sistem kelistrikan pada rangkaian tersebut. Dalam melakukan perbaikan, diperlukan adaptor untuk menggerakan blower dan kipas kondensor. Adaptor dihubungkan ke blower dan kipas kondensor dengan menghubungkan kabel adaptor dengan kabel blower dan kipas kondensor. Selain sebagai penghubung adaptor juga berfungsi sebagai perubah arus dari AC ke DC, karena komponen AC mobil menggunakan arus DC sehingga perlu dirubah agar komponen dapat bekerja.

47 Kondensor. Gambar 3.24 Rangkaian Listrik dari Sumber Listrik - Adaptor - Kipas Gambar 3.25 Rangkaian Listrik dari Sumber Listrik adaptor blower b. Proses Pemasangan Manifold Gauge Proses pemasangan manifold gauge dilakukan sebelum proses pemvakuman. Apabila proses ini dilakukan sebelum pemvakuman maka akan siasia karena udara akan masuk kembali kedalam sistem AC. Dalam pemasangan manifold gauge ini diperlukan pengemangan pipa dan pemotongan pipa karena manifold gauge akan pasang pada kompresor, karena manifold gauge memiliki fungsi untuk mendeteksi tekanan refrigerant dalam kompresor.

48 c. Proses Pemvakuman AC mobil. Proses ini bertujuan untuk mengeluarkan udara-udara yang terjebak di dalam saluran-saluran AC mobil agar siklus dalam AC mobil dapat berjalan dengan lancar. Dalam proses ini di perlukan pompa vakum sebagai alat untuk menghisap udara yang ada di dalam saluran-saluran mesin AC mobil. d. Proses Pengisian Refrigerant R134a. Dalam proses ini diperlukan refrigerant R134a sebagai fluida kerja AC mobil. Tekanan refrigerant yang akan dimasukan dalam siklus AC mobil harus sesuai dengan standar kerja AC mobil agar dapat bekerja dengan maksimal. e. Proses Pengujian AC mobil Dalam proses pengujian AC mobil ini kita menyalakan mesin AC mobil sekitar 30-60 menit. kemudian apabila terjadi bunga es pada katup ekspansi dan evaporator serta tekan yang konstan pada manifold gauge/pressure gauge maka mesin AC mobil sudah dapat kita gunakan untuk pengambilan data.

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Alur Penelitian Langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian tentang AC mobil ini mengikuti alur penelitian seperti tersaji pada Gambar 4.1 Mulai Persiapan komponen : motor listrik, kompresor, kondensor, evaporator, katup ekspansi, adaptor, kipas kondensor, blower evaporator, dan ruang kabin. Perakitan Komponen-Komponen AC mobil Proses pemvakuman Pengisian Refrigerant R134a. Uji coba Tidak baik Baik Pengambilan data P 1, P 2, T 1, T 3, T ruang, I, dan V Penggambaran siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk memperoleh h 1, h 2, h 3, h 4, T e, dan T c Pengolahan data Q in, Q out, W in, COP aktual, COP ideal, efisiensi, dan laju aliran massa Pembahasan, kesimpulan, dan saran Selesai Gambar 4.1 Diagram alir penelitian 49

50 4.2 Mesin yang Diteliti Dalam penelitian ini, mesin AC mobil yang digunakan menggunakan siklus kompresi uap dengan komponen-komponen AC mobil standar yang ada di pasaran. Mesin AC mobil yang digunakan untuk penelitian merupakan hasil rakitan sendiri yang proses bekerjanya disertai dengan pemanasan lanjut dengan pendinginan lanjut dan putaran kompresor sebesar 1036 rpm. Proses pendinginan yang terjadi dalam AC mobil ini dilakukan dengan cara menghembuskan udara melewati evaporator. Udara dingin yang dihasilkan kemudian dialirkan ke ruang kabin mobil. Gambar 4.2 menyajikan skematik rangkaian komponen mesin AC mobil dan Gambar 4.3 menyajikan gambar hasil AC mobil yang dirakit. Gambar 4.2 Skematik rangkaian komponen AC mobil

51 Gambar 4.3 Mesin AC mobil yang dirakit 4.3 Posisi Pemasangan Alat Ukur Dalam proses pengambilan data (P 1 dan P 2 ) dan (T 1 dan T 3 ) langkah pertama adalah menyiapkan alat ukur seperti manifold gauge dan termokopel. Kemudian untuk memasang kedua alat tersebut, langkah kedua yaitu menentukan posisi titik-titik pada mesin AC mobil. Posisi titik-titikyang akan dipasangi alat ukur manifold gauge dan termokopel pada mesin AC mobil disajikan pada Gambar 4.4 manifold gauge di gunakan untuk menukur tekanan rendah dan tekanan tinggi pada kompresor, dan termokopel di pergunakan untuk mengukur

52 suhu refrigerant yang mengalir pada pipa-pipa yang terpasang pada komponen AC mobil. Gambar 4.4 Skematik mesin AC mobil Keterangan pada Gambar 4.4 : Titik 1 : Tempat pemasangan termokopel T 1 dan alat ukur tekanan P 1 Titik 2 : Tempat pemasangan alat ukur tekanan P 2 Titik 3 : Tempat pemasangan termokopel T 3

53 4.4 Alat Bantu Penelitian Dalam penelitian AC mobil ini membutuhkan alat-alat bantu lainnya untuk mempermudah proses pengambilan data. Alat-alat bantu tersebut adalah, termokopel dan alat penampilnya, alat ukur tekanan (manifold gauge), dan p-h diagram. a. Termokopel dan Alat Penampilnya Fungsi termokopel adalah sebagai alat sensor suhu yang digunakan untuk mengetahui perbedaan suhu pada refrigerant saat bekerja. Alat penampil suhu digital mempunyai fungsi sebagai alat yang memperlihatkan nilai suhu yang diukur. Gambar 4.5 Penampil suhu Gambar 4.6 Termokopel b. Alat Pengukur Tekanan Pengukur tekanan mempunyai fungsi untuk mengetahui nilai tekanan refrigerant. Pengukur tekanan berwarna merah untuk mengukur tekanan tinggi, sedangkan yang berwarna biru untuk mengukur tekanan rendah.

54 Gambar 4.7 Alat ukur tekanan (manifold gauge) c. P-h Diagram P h diagram mempunyai fungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap AC mobil. Dengan P - h diagram, dapat diketahui nilai entalpi di setiap titik yang diteliti, suhu kondensor (T c ), dan suhu evaporator (T e ). Gambar 4.8 P-h Diagram

55 d. Stopwatch Stopwatch berfungsi untuk mengukur waktu yang diperlukan dalam pengambilan data agar tepat pada waktu yang telah ditentukan. Gambar 4.9 Stopwatch e. Tachometer Tachometer adalah alat untuk mengukur putaran mesin khususnya jumlah putaran yang dilakukan oleh putaran poros dalam satu satuan waktu. Gambar 4.10 Tachometer

56 4.5 Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan pada Setiap Titik yang Sudah Ditentukan Untuk mendapatkan data-data dari hasil penelitian, diperlukan alat ukur seperti termokopel, dan alat ukur tekanan (manifold gauge). Dalam pengukuran suhu dan tekanan dilakukan setiap 3 menit sekali pada saat kopling magnet menghubungkan roda pulli dan poros kompresor sehingga menyebabkan refrigerant mengalir pada setiap komponen utama AC mobil. Ketika suhu di dalam ruangan kabin sudah menunjukan 21 C maka kopling magnet akan diputuskan. Tabel 4.1Tabel data untuk pencatatan hasil pengukuran T 1, T 3, P 1, P 2, V, dan I No Waktu t (menit) T 1 ( o C) T 3 ( o C) P 1 (psia) P 2 (psia) V (Volt) I (Ampere) 1 3.................. 2 6.................. 3 15.................. 4 18.................. 4.6 Cara Mengolah Data Prosedur pengolahan data : a. Setelah semua data suhu (T 1 dan T 3 ) dan tekanan (P 1 dan P 2 ) pada setiap titik diperoleh maka langkah selanjutnya adalah proses menggambarkan siklus kompresi uap pada P h diagram. Dengan menggambarkan dalam P h

57 diagram dapat diketahui nilai entalpi (h 1, h 2, h 3, h 4 ), suhu kondensor, suhu evaporator dan suhu refrigerant keluar kompresor. b. Data nilai-nilai entalpi yang sudah didapat kemudian digunakan untuk menghitung besarnya energi kalor persatuan massa yang dilepaskan kondensor, menghitung kerja kompresor, menghitung besarnya energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator, nilai COP ideal, nilai COP aktual AC mobil dan efisiensi, serta laju aliran massa refrigerant. c. Perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan-persamaan yang ada seperti Persamaan (2.1) untuk menghitung kerja kompresor, Persamaan (2.2) untuk menghitung energi kalor yang dilepas kondensor, Persamaan (2.3) untuk menghitung kalor yang diserap evaporator, Persamaan (2.4) untuk menghitung COP aktual, Persamaan (2.5) untuk menghitung COP ideal, Persamaan (2.6) untuk menghitung efisiensi AC mobil dan Persamaan (2.7) untuk menghitung laju aliran massa refrigerant. d. Hasil-hasil perhitungan (Q in, Q out, W in, COP aktual, COP ideal, Efisiensi, Laju aliran massa) kemudian digambarkan dalam bentuk grafik agar memudahkan pembahasan. Dalam proses pembahasan harus mempertimbangkan hasil-hasil penelitian sebelumnya dan juga tidak lepas dari tujuan penelitian. 4.7 Cara Mendapatkan Kesimpulan Kesimpulan diperoleh dari hasil pembahasan yang telah dilakukan. Kesimpulan merupakan inti dari pembahasan. Kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari penelitian.

BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 5.1. Data Hasil Penelitian Data hasil penelitian untuk nilai tekanan refrigerant (P 1 & P 2 ), suhu refrigerant (T 1 & T 3 ), Tegangan (V), dan Arus (I) pada titik-titik yang telah ditentukan pada waktu tertentu, disajikan pada Tabel 5.1. Tabel 5.1 Data hasil pengukuran T 1, T 3, P 1, P 2, V, dan I No Menit t T 1 T 3 P 1 P 2 V I (menit) ( C ) ( C ) (Psia) (Psia) (Volt) (Ampere) 1 3 34,48 44,10 34,45 160,70 220 5,21 2 6 33,95 44,90 34,70 159,95 220 5,29 3 15 35,28 44,58 35,20 163,45 220 5,22 4 18 33,68 45,48 35,20 163,70 220 5,24 5 27 36,08 45,13 34,95 162,95 220 5,20 6 30 35,60 45,58 34,70 164,45 220 5,17 7 39 35,35 43,93 34,70 164,70 220 5,12 8 42 34,53 44,45 34,70 166,58 220 5,21 9 45 34,78 45,08 34,70 167,20 220 5,18 10 51 34,88 42,58 34,70 168,45 220 5,23 11 54 34,73 44,85 34,70 169,08 220 5,22 12 57 35,13 44,15 34,70 169,70 220 5,22 13 63 35,08 43,48 34,95 168,45 220 5,21 14 66 35,23 44,55 34,95 167,20 220 5,24 15 72 35,15 42,88 34,70 168,45 220 5,24 16 75 33,95 43,55 34,70 169,70 220 5,23 17 81 36,48 45,55 35,20 168,45 220 5,21 18 84 34,43 45,40 35,20 167,20 220 5,22 19 87 35,95 45,73 35,20 168,45 220 5,25 20 93 35,50 45,83 35,20 169,70 220 5,23 58

59 Tabel 5.1 data hasil pengukuran T 1, T 3, P 1, P 2, V, dan I (lanjutan) No Menit t T 1 T 3 P 1 P 2 V I (menit) ( C ) ( C ) (Psia) (Psia) (Volt) (Ampere) 21 96 34,78 45,43 35,20 168,45 220 5,20 22 99 35,48 45,95 35,20 170,95 220 5,24 23 105 35,18 45,33 35,45 169,70 220 5,22 24 108 35,73 45,55 35,95 167,20 220 5,23 25 117 35,15 45,35 35,70 165,95 220 5,18 26 120 34,93 45,03 35,70 165,95 220 5,19 27 126 36,53 46,03 35,45 168,45 220 5,21 28 129 36,78 46,70 35,45 165,20 220 5,21 29 132 36,68 46,18 35,45 168,45 220 5,21 30 141 35,73 45,30 35,45 168,45 220 5,22 31 144 35,78 45,25 35,45 168,45 220 5,22 32 153 36,13 45,95 35,20 167,20 220 5,19 33 156 34,73 44,43 35,20 168,45 220 5,14 34 165 35,18 44,85 35,45 162,83 220 5,18 35 168 35,93 45,63 35,95 165,95 220 5,18 36 177 37,83 45,80 35,70 165,95 220 5,29 37 180 38,53 47,40 35,70 160,45 220 5,28 38 189 36,70 47,00 36,20 165,95 220 5,19 39 192 36,68 46,15 36,20 167,20 220 5,25 40 201 35,20 44,23 34,70 163,45 220 5,28 41 204 35,00 44,68 34,70 168,45 220 5,27 42 213 36,43 47,35 35,70 168,45 220 5,20 43 216 35,53 47,40 35,70 169,45 220 5,20 44 225 34,55 44,03 35,70 167,20 220 5,20 45 228 34,43 44,83 34,95 167,20 220 5,20 46 237 35,08 45,58 34,95 169,70 220 5,28 47 240 35,93 45,25 35,95 169,70 220 5,30 Keterangan : - P 1 : Tekanan refrigerant saat masuk kompresor (Psia). - P 2 : Tekanan refrigerant saat keluar kompresor (Psia). - T 1 : Suhu refrigerant saat masuk kompresor ( o C).

60 - T 3 : Suhu refrigerant saat masuk katup ekspansi ( o C). - V : Tegangan listrik yang digunakan (Volt). - I : Arus listrik yang digunakan (Ampere) 5.2. Perhitungan dan Pengolahan Data. Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh dan dengan menggambarkannya pada diagram P-h dapat ditentukan besarnya entalpi (h). Pada penelitian ini dipergunakan diagram P-h R134a. Besar nilai entalpi (h) disetiap titik 1,2,3,4 dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.2. Tabel 5.2 Nilai Entalpi (h) dalam satuan Btu/lb. No Menit t h 1 h 2 h 3 h 4 (menit) (Btu/lb) (Btu/lb) (Btu/lb) (Btu/lb) 1 3 112 138 38 38 2 6 111 138 38 38 3 15 111 138 38 38 4 18 111 138 38 38 5 27 112 138 38 38 6 30 111 138 39 39 7 39 111 138 37 37 8 42 111 138 39 39 9 45 112 139 39 39 10 51 111 139 37 37 11 54 112 139 38 38 12 57 112 139 37 37 13 63 112 139 37 37 14 66 113 139 38 38 15 72 113 139 37 37 16 75 112 139 38 38 17 81 113 139 39 39 18 84 113 139 38 38 19 87 113 139 39 39 20 93 113 139 39 39

61 Tabel 5.2 Nilai enthalpi (h) dalam Btu/lb (lanjutan) No Menit t h 1 h 2 h 3 h 4 (menit) (Btu/lb) (Btu/lb) (Btu/lb) (Btu/lb) 21 96 113 139 39 39 22 99 113 139 39 39 23 105 113 139 40 40 24 108 114 139 40 40 25 117 111 138 38 38 26 120 111 138 38 38 27 126 112 139 39 39 28 129 113 138 40 40 29 132 113 139 40 40 30 141 112 139 39 39 31 144 112 139 39 39 32 153 113 139 39 39 33 156 111 139 38 38 34 165 112 139 37 37 35 168 112 138 39 39 36 177 114 138 39 39 37 180 114 138 40 40 38 189 113 138 39 39 39 192 113 139 40 40 40 201 113 138 38 38 41 204 113 139 38 38 42 213 113 139 40 40 43 216 112 139 39 39 44 225 112 139 39 39 45 228 112 139 38 38 46 237 112 139 37 37 47 240 113 139 38 38 Dalam perhitungan ini, besar entalpi (h) dinyatakan dalam satuan Standar Internasional yaitu kj/kg (1 Btu/lb = 2,326 kj/kg). Besar nilai konversi entalpi setiap titik 1,2,3,4 dari waktu ke waktu disajikan pada Tabel 5.3.

62 Tabel 5.3 Nilai entalpi (h) dalam satuan kj/kg. No Waktu t (Menit) h 1 (kj/kg) h 2 (kj/kg) h 3 (kj/kg) h 4 (kj/kg) 1 3 260,51 320,99 88,39 88,39 2 6 258,19 320,99 88,39 88,39 3 15 258,19 320,99 88,39 88,39 4 18 258,19 320,99 88,39 88,39 5 27 260,51 320,99 88,39 88,39 6 30 258,19 320,99 90,71 90,71 7 39 258,19 320,99 86,06 86,06 8 42 258,19 320,99 90,71 90,71 9 45 260,51 323,31 90,71 90,71 10 51 258,19 323,31 86,06 86,06 11 54 260,51 323,31 88,39 88,39 12 57 260,51 323,31 86,06 86,06 13 63 260,51 323,31 86,06 86,06 14 66 262,84 323,31 88,39 88,39 15 72 262,84 323,31 86,06 86,06 16 75 260,51 323,31 88,39 88,39 17 81 262,84 323,31 90,71 90,71 18 84 262,84 323,31 88,39 88,39 19 87 262,84 323,31 90,71 90,71 20 93 262,84 323,31 90,71 90,71 21 96 262,84 323,31 90,71 90,71 22 99 262,84 323,31 90,71 90,71 23 105 262,84 323,31 93,04 93,04 24 108 265,16 323,31 93,04 93,04 25 117 258,19 320,99 88,39 88,39 26 120 258,19 320,99 88,39 88,39 27 126 260,51 323,31 90,71 90,71 28 129 262,84 320,99 93,04 93,04 29 132 262,84 323,31 93,04 93,04 30 141 260,51 323,31 90,71 90,71 31 144 260,51 323,31 90,71 90,71 32 153 262,84 323,31 90,71 90,71 33 156 258,19 323,31 88,39 88,39 34 165 260,51 323,31 86,06 86,06 35 168 260,51 320,99 90,71 90,71 36 177 265,16 320,99 90,71 90,71

63 Tabel 5.3 Nilai entalpi (h) dalam satuan kj/kg (lanjutan) No Waktu t h 1 h 2 h 3 h 4 (Menit) (kj/kg) (kj/kg) (kj/kg) (kj/kg) 37 180 265,16 320,99 93,04 93,04 38 189 262,84 320,99 90,71 90,71 39 192 262,84 323,31 93,04 93,04 40 201 262,84 320,99 88,39 88,39 41 204 262,84 323,31 88,39 88,39 42 213 262,84 323,31 93,04 93,04 43 216 260,51 323,31 90,71 90,71 44 225 260,51 323,31 90,71 90,71 45 228 260,51 323,31 88,39 88,39 46 237 260,51 323,31 86,06 86,06 47 240 262,84 323,31 88,39 88,39 Contoh untuk menentukan besaran nilai nilai entalpi dapat dilihat dari diagram tekanan-entalpi pada jenis refrigerant R-134a. Dari diagram dapat dilihat nilai h 2 saat t menit ke-141 adalah 139 Btu/lb. Dalam perhitungan satuan h dinyatakan dalam kj/kg jadi nilai h 2 = 139 Btu/lb = 323,31 kj/kg (139 Btu/lb x 2,326 kj/kg). Keterangan dari diagram P-h pada Gambar 5.1 : h 1 = 260,51 kj/kg h 3 = 90,71 kj/kg h 2 = 323,31 kj/kg h 4 = 90,71 kj/kg

64 Gambar 5.1 Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigerant R 134a diambil dari t menit ke-141.

65 1) Kerja Kompresor persatuan massa refrigerant (W in ) Untuk mendapatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant yang dihasilkan oleh AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.1) : W in = h 2 -h 1 = 323,31 kj/kg 260,51 kj/kg = 62,80 kj/kg Maka kerja kompresor persatuan massa refrigerant sebesar 62,80 kj/kg (pada saat t = 141 menit) 2) Kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas Kondensor (Q out ) Untuk mendapatkan nilai kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.2) : Q out = h 2 -h 3 = 323,31 kj/kg 90,71 kj/kg = 232,60 kj/kg Maka kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor sebesar 232,60 kj/kg (pada saat t = 141 menit) 3) Kalor yang diserap evaporator (Q in )

66 Untuk mendapatkan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator pada AC mobil, dapat menggunakan Persamaan (2.3) : Q in = h 1 -h 4 = 260,51 kj/kg 90,71 kj/kg = 169,80 kj/kg Maka kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator sebesar 169,80 kj/kg (pada saat t = 141 menit) 4) COP aktual COP aktual dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari mesin AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.4) : COP aktual = = = = 2,70 Maka COP aktual AC mobil sebesar 2,70 (pada saat t = 141 menit) 5) COP ideal Untuk menghitung performance ideal pada AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap, dapat menggunakan Persamaan (2.5)

67 COP ideal = = = 5,40 Maka COP ideal AC mobil sebesar 5,40 (pada saat t = 141 menit) 6) Efisiensi (η) Untuk mendapatkan efisiensi AC mobil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6) Efisiensi η = x 100% η = x 100% η = 50% Maka efisiensi η AC mobil sebesar 50% (pada saat t = 141 menit) 7) Laju aliran massa refrigerant (ṁ) Untuk mendapatkan besarnya laju aliran massa refrigerant dapat dihitung dengan Persamaan (2.7) ṁ = = = 0,018 kg/s

68 Maka laju aliran massa AC mobil sebesar 0,01 kg/s (pada saat t = 141 menit) 5.3. Hasil Perhitungan Hasil perhitungan secara keseluruhan dari waktu (t) 0 menit sampai (t) 240 menit untuk nilai kerja kompresor persatuan massa refrigerant (W in ), kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor (Q out ), kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator (Q in ), COP aktual, COP ideal, efisiensi dan laju aliran massa dari AC mobil disajikan pada Tabel 5.5 dan Tabel 5.6 Tabel 5.4 Hasil perhitungan P 1, P 2, T 1, T 3, T e, dan T c No Menit t P 1 P 2 T 1 T 3 T e T c (menit) (Psia) (Psia) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) 1 3 34,45 160,70 34,48 44,10-6,67 42,78 2 6 34,70 159,95 33,95 44,90-6,67 42,78 3 15 35,20 163,45 35,28 44,58-6,11 43,33 4 18 35,20 163,70 33,68 45,48-6,11 43,33 5 27 34,95 162,95 36,08 45,13-6,67 43,33 6 30 34,70 164,45 35,60 45,58-6,67 43,33 7 39 34,70 164,70 35,35 43,93-6,67 43,33 8 42 34,70 166,58 34,53 44,45-6,67 43,33 9 45 34,70 167,20 34,78 45,08-6,67 43,89 10 51 34,70 168,45 34,88 42,58-6,67 44,44 11 54 34,70 169,08 34,73 44,85-6,67 44,44 12 57 34,70 169,70 35,13 44,15-6,67 44,44 13 63 34,95 168,45 35,08 43,48-6,67 43,89 14 66 34,95 167,20 35,23 44,55-6,67 43,33 15 72 34,70 168,45 35,15 42,88-6,67 43,33 16 75 34,70 169,70 33,95 43,55-6,67 44,44 17 81 35,20 168,45 36,48 45,55-6,11 43,33 18 84 35,20 167,20 34,43 45,40-6,11 42,78 19 87 35,20 168,45 35,95 45,73-6,11 43,33 20 93 35,20 169,70 35,50 45,83-6,11 44,44 21 96 35,20 168,45 34,78 45,43-6,11 43,33 22 99 35,20 170,95 35,48 45,95-6,11 46,11

69 Tabel 5.4 hasil perhitungan P 1, P 2, T 1, T 3, T e, dan T c (lanjutan) No Menit t P 1 P 2 T 1 T 3 T e T c (menit) (Psia) (Psia) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) 23 105 35,45 169,70 35,18 45,33-6,11 44,44 24 108 35,95 167,20 35,73 45,55-6,11 42,78 25 117 35,70 165,95 35,15 45,35-6,11 42,78 26 120 35,70 165,95 34,93 45,03-6,11 42,78 27 126 35,45 168,45 36,53 46,03-6,11 43,33 28 129 35,45 165,20 36,78 46,70-6,11 43,33 29 132 35,45 168,45 36,68 46,18-6,11 43,33 30 141 35,45 168,45 35,73 45,30-6,11 43,33 31 144 35,45 168,45 35,78 45,25-6,11 43,33 32 153 35,20 167,20 36,13 45,95-6,11 42,78 33 156 35,20 168,45 34,73 44,43-6,11 43,33 34 165 35,45 162,83 35,18 44,85-6,11 42,78 35 168 35,95 165,95 35,93 45,63-6,11 42,78 36 177 35,70 165,95 37,83 45,80-6,11 42,78 37 180 35,70 160,45 38,53 47,40-6,11 42,78 38 189 36,20 165,95 36,70 47,00-6,11 42,78 39 192 36,20 167,20 36,68 46,15-6,11 42,78 40 201 34,70 163,45 35,20 44,23-6,67 42,78 41 204 34,70 168,45 35,00 44,68-6,67 43,33 42 213 35,70 168,45 36,43 47,35-6,11 43,33 43 216 35,70 169,45 35,53 47,40-6,11 44,44 44 225 35,70 167,20 34,55 44,03-6,11 43,33 45 228 34,95 167,20 34,43 44,83-6,67 43,33 46 237 34,95 169,70 35,08 45,58-6,67 44,44 47 240 35,95 169,70 35,93 45,25-6,11 44,44 Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil No Waktu t (Menit) W in (kj/kg) Q in (kj/kg) Q out (kj/kg) 1 3 60,48 172,12 232,60 2,85 2 6 62,80 169,80 232,60 2,70 3 15 62,80 169,80 232,60 2,70 4 18 62,80 169,80 232,60 2,70 COP aktual

70 Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil (lanjutan) No Waktu t (Menit) W in (kj/kg) Q in (kj/kg) Q out (kj/kg) 5 27 60,48 172,12 232,60 2,85 6 30 62,80 167,47 230,27 2,67 7 39 62,80 172,12 234,93 2,74 8 42 62,80 167,47 23,27 2,67 9 45 62,80 169,80 23,60 2,70 10 51 65,13 172,12 23,25 2,64 11 54 62,80 172,12 23,93 2,74 12 57 62,80 174,45 23,25 2,78 13 63 62,80 174,45 23,25 2,78 14 66 60,48 174,45 23,93 2,88 15 72 60,48 176,78 23,25 2,92 16 75 62,80 172,12 234,93 2,74 17 81 60,48 172,12 232,60 2,85 18 84 60,48 174,45 234,93 2,88 19 87 60,48 172,12 232,60 2,85 20 93 60,48 172,12 232,60 2,85 21 96 60,48 172,12 232,60 2,85 22 99 60,48 172,12 232,60 2,85 23 105 60,48 169,80 230,27 2,81 24 108 58,15 172,12 230,27 2,96 25 117 62,80 169,80 232,60 2,70 26 120 62,80 169,80 232,60 2,70 27 126 62,80 169,80 232,60 2,70 28 129 58,15 169,80 227,95 2,92 29 132 60,48 169,80 230,27 2,81 30 141 62,80 169,80 232,60 2,70 31 144 62,80 169,80 232,60 2,70 32 153 60,48 172,12 232,60 2,85 33 156 65,13 169,80 234,93 2,61 34 165 62,80 174,45 237,25 2,78 35 168 60,48 169,80 230,27 2,81 36 177 55,82 174,45 230,27 3,13 37 180 55,82 172,12 227,95 3,08 38 189 58,15 172,12 230,27 2,96 39 192 60,48 169,80 23027 2,81 40 201 58,15 174,45 232,60 3,00 COP aktual

71 Tabel 5.5.Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil (lanjutan) No Waktu t (Menit) W in (kj/kg) Q in (kj/kg) Q out (kj/kg) 40 201 58,15 174,45 232,60 3,00 41 204 60,48 174,45 234,93 2,88 42 213 60,48 169,80 230,27 2,81 43 216 62,80 169,80 232,60 2,70 44 225 62,80 169,80 232,60 2,70 45 228 62,80 172,12 234,93 2,74 46 237 62,80 174,45 237,25 2,78 47 240 60,48 174,45 234,93 2,88 COP aktual Tabel 5.6. Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil No Waktu t (Menit) COP ideal Efisiensi laju aliran massa ṁ (kg/s) 1 3 5.39 52.81% 0.019 2 6 5.39 50.17% 0.019 3 15 5.40 50.06% 0.008 4 18 5.40 50.06% 0.008 5 27 5.33 53.40% 0.019 6 30 5.33 50.03% 0.018 7 39 5.33 51.42% 0.008 8 42 5.33 50.03% 0.008 9 45 5.27 51.29% 0.018 10 51 5.21 50.69% 0.017 11 54 5.21 52.57% 0.008 12 57 5.21 53.28% 0.008 13 63 5.27 52.70% 0.018 14 66 5.33 54.12% 0.019 15 72 5.33 54.85% 0.019 16 75 5.21 52.57% 0.008 17 81 5.40 52.70% 0.019 18 84 5.46 52.81% 0.019 19 87 5.40 52.70% 0.019 20 93 5.28 53.88% 0.009 21 96 5.40 52.70% 0.019

72 Tabel 5.6. Hasil perhitungan Karakteristik AC mobil (lanjutan) No Waktu t (Menit) COP ideal Efisiensi laju aliran massa ṁ (kg/s) 22 99 5.11 55.66% 0.019 23 105 5.28 53.15% 0.009 24 108 5.46 54.19% 0.020 25 117 5.46 49.50% 0.018 26 120 5.46 49.50% 0.008 27 126 5.40 50.06% 0.018 28 129 5.40 54.07% 0.020 29 132 5.40 51.99% 0.019 30 141 5.40 50.06% 0.008 31 144 5.40 50.06% 0.018 32 153 5.46 52.11% 0.019 33 156 5.40 48.27% 0.018 34 165 5.46 50.85% 0.008 35 168 5.46 51.40% 0.019 36 177 5.46 57.21% 0.021 37 180 5.46 56.45% 0.009 38 189 5.46 54.19% 0.009 39 192 5.46 51.40% 0.019 40 201 5.39 55.66% 0.020 41 204 5.33 54.12% 0.008 42 213 5.40 51.99% 0.019 43 216 5.28 51.19% 0.018 44 225 5.40 50.06% 0.018 45 228 5.33 51.42% 0.008 46 237 5.21 53.28% 0.008 47 240 5.28 54.61% 0.019 5.4. Pembahasan Dari hasil penelitian, diperoleh informasi bahwa mesin AC mobil dapat bekerja dengan baik dan komponen-komponen AC mobil juga dapat bekerja

73 dengan baik (kompresor tidak bocor, kondensor berfungsi dengan baik, kipas kondensor berfungsi dengan baik, katup ekspansi bekerja dengan baik, evaporator berfungsi dengan baik, blower bekerja dengan baik) sehingga dapat menghasilkan data yang baik. Hasil dari pengambilan data yang dilakukan pada mesin AC mobil dapat digambarkan pada P-h diagram dan membentuk siklus kompresi uap dengan proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. Dari penelitian yang sudah dilakukan, kerja kondensor dapat menghasilkan suhu lebih tinggi dari suhu lingkungan sekitar sehinngga proses pelepasan kalor dapat bejalan dengan baik. Suhu kerja kondensor yang dihasilkan yaitu sekitar 43,46 o C. Begitu juga suhu yang dihasilkan oleh kerja evaporator lebih rendah dari suhu udara yang berada ruangan di dalam ruang kabin mobil, suhu kerja evaporator yang dihasilkan yaitu sekitar -6,32 C. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diperoleh informasi bahwa pada siklus kompresi uap yang dihasilkan terdapat proses pemanasan lanjut dan proses pendinginan lanjut. Kondisi ini memberikan keuntungan pada mesin AC mobil. Karena dengan adanya proses pemanasan lanjut dan proses pendinginan lanjut, maka akan dapat menaikkan nilai COP dan efisiensi dari mesin AC mobil. Begitu juga kondisi refrigerant pada saat akan masuk kompresor sudah benar-benar berubah fase menjadi gas, sehingga proses kompresi dapat berjalan ideal dan tidak merusak kompresor. Kondisi refrigerant ketika masuk katup ekspansi juga dalam keadaan benar-benar cair, sehingga proses masuknya refrigerant ke katup ekspansi mudah.

W in, kj/kg PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 74 Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, dapat diperoleh informasi bahwa besar W in, Q in, Q out, dan COP dari mesin AC mobil dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dari waktu ke waktu memiliki nilai yang berbedabeda. Gambar grafik hasil perhitungan secara keseluruhan disajikan pada Gambar 5.2, Gambar 5.3, Gambar 5.4, Gambar 5.5, Gambar 5.6, Gambar 5.7. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 250 300 Waktu t, menit Gambar 5.2 Hubungan kerja kompresor persatuan massa refrigerant dan waktu Gambar 5.2 memperlihatkan kerja kompresor persatuan massa refrigerant (W in ) dari waktu ke waktu. Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigerant terendah sebesar 55,82 kj/kg dan nilai kerja kompresor persatuan massa refrigerant tertinggi sebesar 65,13 kj/kg. Nilai rata-rata dari hasil kerja kompresor persatuan massa refrigerant dari waktu (t) = 3 menit sampai waktu (t) = 240 menit sebesar 61,32 kj/kg. Dalam proses kerjanya kompresor dapat berubah pada setiap menit, hal ini dapat terjadi karena kerja kopling magnet yang selalu memutus dan menghubungkan ke kompresor pada saat suhu dalam kabin sudah mencapai suhu yang diinginkan. Semakin besar kerja kompresor, maka energi yang dibutuhkan oleh kompresor juga semakin

Q in, kj/kg PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 75 besar. Sehingga hal tersebut dapat mengakibatkan borosnya bahan bakar yang dipergunakan oleh mobil yang menggunakan AC. 300 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 Waktu t, menit Gambar 5.3 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator dan waktu. Gambar 5.3 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator (Q in ) dari waktu ke waktu. Nilai kalor terendah yang diserap evaporator adalah 167,47 kj/kg dan nilai kalor tertinggi yang diserap evaporator adalah sebesar 174,45 kj/kg. Nilai rata-rata kalor persatuan massa refrigerant yang diserap adalah sebesar 171,63 kj/kg. Pengambilan data yang dilakukan, membuat kalor persatuan massa refrigerant yang diserap evaporator cenderung tidak konstan. Hal ini kemungkinan dipengaruhi oleh kerja kompresor (W in ) yang tidak konstan. Besarnya energi kalor yang diserap oleh evaporator dari dalam kabin maka semakin besar pula nilai Q in yang didapatkan. Dari hal ini dapat diketahui bahwa semakin besar nilai Q in maka suhu yang diinginkan akan cepat tercapai.

Q out, kj/kg PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 76 300 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 Waktu t, menit Gambar 5.4 Hubungan kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor dan waktu Gambar 5.4 memperlihatkan besar nilai kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor (Q out ) dari waktu ke waktu. Nilai kalor persatuan massa refrigerant terendah yang dilepas kondensor adalah 227,95 kj/kg dan nilai kalor persatuan massa refrigerant tertinggi yang dilepas kondensor adalah sebesar 237,25 kj/kg. Rata-rata nilai kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor adalah sebesar 232,95 kj/kg. Nilai kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor berubah pada setiap menit. Hal ini sesuai dengan perubahan yang terjadi pada kompresor dan evaporator. Karena semakin besar kerja kompresor dan evaporator persatuan massa, maka semakin besar pula kalor persatuan massa refrigerant yang dilepas kondensor. Hal itu terjadi karena kalor yang di lepas kondensor merupakan jumlah energi atau kerja yang dihasilkan oleh kompresor ditambah dengan besarnya energi yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigerant.

77 COP aktual 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 50 100 150 200 250 300 Waktu t, menit Gambar 5.5 Hubungan koefisien prestasi COP aktual dan waktu Gambar 5.5 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi (COP) aktual dari waktu ke waktu. Nilai COP aktual terendah adalah 2,61 dan nilai COP aktual tertinggi adalah sebesar 3.13. Nilai rata-rata COP aktual adalah sebesar 2,80. Perubahan kerja kompresor juga berpengaruh pada koefisien prestasi COP aktual. COP ideal 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 50 100 150 200 250 300 Waktu t, menit Gambar 5.6 Hubungan koefisien prestasi COP ideal dan waktu

Efisiensi PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 78 Gambar 5.6 memperlihatkan besar Koefisien Prestasi COP ideal dari waktu ke waktu. Nilai COP ideal terendah adalah 5,11 dan nilai COP ideal tertinggi adalah sebesar 5,46. Nilai rata-rata COP ideal adalah 5,36. Perubahan yang terjadi pada kompresor yang diikuti COP aktual juga mengakibatkan perubahan nilai nilai COP ideal. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 50 100 150 200 250 300 Waktu t, menit Gambar 5.7 Hubungan efisiensi dan waktu Gambar 5.7 memperlihatkan efisiensi dari waktu ke waktu. Nilai efisiensi terendah adalah 48,27% dan nilai efisiensi tertinggi adalah sebesar 57,21%. Nilai rata-rata efisiensi adalah sebesar 52,28%. Perubahan kerja kompresor yang semakin berat oleh karena transfer kalor yang terjadi, sistem perpipaan yang ditekuk sehingga ada kemungkinan aliran refrigerant pada pipa tidak sempurna dan ruang pendingin (kabin) yang terbuat dari triplek masih memiliki cacat / lubang kecil, tidak dapat tertutup secara sempurna. Dan hal inilah yang kemungkinan menyebabkan efisiensi mesin AC mobil tidak dapat 100% karena pengaruh kerja kompresor. Hal lain yang dapat mempengaruhi efisiensi tidak

laju aliran massa ṁ, kg/detik PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 79 mencapai 100% yaitu tidak maksimalnya kerja dari komponen-komponen AC mobil. 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0 50 100 150 200 250 300 waktu t, menit Gambar 5.8 Hubungan laju aliran massa refrigerant dan waktu Gambar 5.8 memperlihatkan laju aliran massa dari waktu ke waktu. Nilai laju aliran massa terendah adalah 0,008 kg/s dan nilai laju aliran masa tertinggi adalah sebesar 0,021 kg/s. Nilai rata-rata laju aliran massa adalah sebesar 0,017 kg/s. Tertutupnya evaporator oleh butiran air yang membeku, mengakibatkan laju aliran massa menurun sesuai dengan kerja kompresor yang terjadi. Dari hal ini dapat diketahui bahwa, transfer kalor akan terhambat akibat adanya uap air yang membeku dan menebal pada bagian dalam evaporator. Uap air yang membeku tersebut akan menghambat kerja kompresor sehingga kerja kompresor akan semakin berat. Hal ini juga berdampak pada kalor yang diserap oleh evaporator dan kalor yang dihembuskan kondensor. Selain itu, dampak lain

80 yang di akibatkan oleh hal tersebut yaitu menurunya koefisien prestasi mesin baik aktual maupun ideal dan juga laju aliran massa dan efisiensi. Menurunnya efisiensi juga dipengaruhi oleh hal lain contohnya seperti tekukan pipa yang dapat membuat aliran refrigerant tidak optimal.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Dari pengujian mesin AC mobil, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : a. Mesin AC mobil yang bekerja dengan siklus kompresi uap telah berhasil dibuat dan mampu bekerja dengan baik dengan suhu kerja kondensor sekitar 43,46 o C dan suhu kerja evaporator sekitar -6,32 o C. b. Kerja kompresor per satuan massa refrigerant (W in ) mempunyai nilai rata-rata sebesar 61,32 kj/kg. c. Kalor per satuan massa refrigerant yang diserap evaporator (Q in ) mempunyai nilai rata-rata sebesar 171,63 kj/kg. d. Kalor per satuan massa refrigerant yang dilepas kondensor (Q out ) mempunyai nilai rata-rata sebesar 232,95 kj/kg. e. COP aktual dari mesin AC mobil yang telah berhasil dibuat mempunyai nilai rata-rata sebesar 2,80. f. COP ideal dari mesin AC mobil yang telah berhasil dibuat mempunyai nilai rata-rata sebesar 5,36. g. Efisiensi yang dihasilkan oleh mesin AC mobil nilai rata-ratanya adalah sebesar 52,28%. h. Laju aliran massa (m) yang dihasilkan oleh mesin AC mobil mempunyai nilai rata-rata sebesar 0,017 kg/s. 81

82 6.2 Saran Beberapa saran yang dapat disampaikan terkait dengan penelitian ini : a. Waktu pengambilan data sebaiknya tidak terlalu lama, cukup membutuhkan waktu sekitar 50 menit karena sudah stabil. b. Rangkaian kelistrikan sebaiknya tersusun dengan rapi dan menempel pada bodi agar tidak membahayakan pada saat dilakukan pengujian. c. Penggunaan thermometer yang digunakan untuk mengukur suhu ruangan kabin sebaiknya yang sekaligus dilengkapi dengan alat pengukur kelembaban sehingga dapat langsung mengetahui kelembaban suhu di dalam kabin. d. Pada saat pengambilan data pemasangan termokopel sebaiknya benar-benar harus diperhatikan. Apabila tidak kencang dalam pemasangannya maka suhu yang dihasilkan tidak falid karena pengaruh suhu lingkungan sekitar. e. Sebelum pengambilan data dimulai sebaiknya alat-alat ukur yang akan digunakan dicek ulang. Apabila alat ukurnya rusak atau kehabisan baterai maka data yang dihasilkan akan tidak baik. f. Pengambilan data sebaiknya dilakukan di laboratorium sehingga apabila terjadi kerusakan pada alat dapat segera diperbaiki. g. Proses pengambilan datasebaiknya dilakukan lebih dari satu orang agar pada saat pengambilan data di alat ukur tidak banyak membuang waktu. Sehingga data yang didapat akan lebih baik.

83 DAFTAR PUSTAKA Amna Citra Farhani., 2007, meneliti tentang penggantian R12 dengan R22 pada mesin pendingin. http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/7464/browse?value=f arhani%2c+amna+citra&type=author. Diakses Pada Tanggal 16 April 2015 Anwar, K, 2010, Efek Beban Pendinginan Terhadap Performa Sistem Mesin Pendingin, Jurnal Teknik Mesin, 8.hal.203-204. Maclaine, I.L., 2004, Usage and risk hydrocarbon refrigerants in motor cars for Australia and the United States. School of Mechanical and Manufacturing Engineering, The University of New South Wales, UNSW Sydney 2052, Australia Wilis, GR., 2013, : Melakukan penelitian terhadap penggunaan refrigeran R22 dan R134a Pada Mesin Pendingin, Jurnal Teknik Mesin, 8.hal.125 235. Yuswandi, A., 2007, Pengujian Unjuk Kerja Sistem AC Mobil Statik Eksperimen Menggunakan Refrigeran CFC-12 dan HFC-134a Dengan Variasi Putaran(RPM) Kompresor. http://www.dosc-engine.com/pdf/2/yuswandi.html#. Diakses Pada Tanggal 16 April 2015

84 LAMPIRAN Data 1 (menit ke 3)

85 Data 2 (menit ke 6)

89 Data 6 (menit ke 30 )

94 Data 11 (menit ke 54 )

108 Data ke 25 (menit ke 117)

119 Datake 36 (menit ke 177)