LAPORAN TUGAS AKHIR PENGARUH PEMASANGAN HEAT EXCHANGER TIPE COIL ON TUBE UNTUK PEMANAS AWAL PADA DISPENSER AIR MINUM EFFECT OF INSTALLATIONS COIL ON TUBE HEAT EXCHANGER FOR PREHEAT IN WATER DISPENSER Diajukan sebagai salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Bandung Oleh : Eko Puspo Prasetyo NIM 091611036 Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 i
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PENGARUH PEMASANGAN HEAT EXCHANGER TIPE COIL ON TUBE UNTUK PEMANAS AWAL PADA DISPENSER AIR MINUM EFFECT OF INSTALLATIONS COIL ON TUBE HEAT EXCHANGER FOR PREHEAT IN WATER DISPENSER Oleh : Eko Puspo Prasetyo NIM 091611036 Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung Laporan tugas akhir ini telah diterima, disetujui, dan disahkan menjadi syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Bandung Disetujui oleh : Pembimbing I Pembimbing II Ir. Windy Hermawan M., MT. NIP 19630124 199103 1 001 Cecep Sunardi, ST., M.Eng NIP 19670821 198903 1 002 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Ade Suryatman Margana, ST., M.Eng. NIP 19600711 198403 1 003 iii
ABSTRAK Salah satu wujud implementasi dari sistem refrigerasi adalah dispenser. Dispenser merupakan mesin yang digunakan untuk memudahkan manusia untuk meminum air baik dingin maupun panas. Dispenser menggunakan sistem refrigerasi untuk mendinginkan air dan memakai heater untuk memanaskan air. Pemakain heater tersebut membuat daya yang dikeluarkan menjadi besar. Alat penukar kalor dipasang untuk membantu pemanasan heater, dengan memanfaatkan panas dari saluran discharge sebelum kondensor. Heat exchanger tersebut digunakan untuk memanaskan air dingin yang berasal dari reservoir utama sebelum mengalir ke heater (preheat). Heat exchanger dibuat dengan cara melilitkan pipa discharge tersebut pada sebuah reservoir air tambahan. Dimensi dari panjang pipa tersebut yaitu 4 meter, dan volume reservoir air tersebut yaitu 1,08 liter. Pemasangan penukar kalor ini diharapkan dapat menghemat penggunaan daya listrik. Pengujian sistem dilakukan dengan pengambilan data tanpa alat penukar kalor serta menggunakan alat penukar kalor. Data penghematan energi akan terlihat pada alat ukur daya yaitu kwh meter. Dari pengujian diperoleh dengan pembuatan alat penukar kalor ini sistem dapat menghemat 0,27 kwh per satu hari penuh, bila dihitung per jam, sistem dispenser ini dapat melakukan penghematan sebesar 0,011 kwh. Kata kunci : Dispenser, alat penukar kalor, penghematan energi iv
ABSTRACT One of implementation from refrigeration system is dispenser. Dispenser is a machine that used for making the people to drink either cold or hot water. Dispenser using refrigeration system for cooling system to the water and using heater for heating system easier. The heater use more power for heating system in dispenser. Installing heat exchanger is used for help heating system from heater, with using heat rejected from discharge pipe before condenser. This heat exchanger is used for heating cold water from main reservoir. Methods for making Heat exchanger is touching surface of reservoir with spiral coil shapes. The spiral coil take from discharge pipe. The length of the pipe is 4 meters and the volume of water reservoir is 1,08 liters. This heat exchanger hopefully made for saving the energy. For testing this system, check the changes of kwh meter and then compare between system working without heat exchanger and with heat exchanger. From the data achieved, modification system with this heat exchanger can saving energy 0.27 kwh per full of the day working. If calculate in per hours saving energy is 0,011 kwh. Keywords : Water dispenser, heat exchanger, saving energy v
KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena hanya dengan rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul PENGARUH PEMASANGAN HEAT EXCHANGER TIPE COIL ON TUBE UNTUK PEMANAS AWAL PADA DISPENSER AIR MINUM. Shalawat serta salam senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad SAW yang telah membawa manusia ke jalan keselamatan. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memenuhi kelulusan mata kuliah Tugas Akhir, serta sebagai syarat untuk menyelesaikan program Diploma III pada jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung. Selesainya Laporan Tugas Akhir dibantu oleh pihak yang telah membantu penulis, baik itu berupa moril maupun materil, bimbingan serta kritik yang semuanya berharga. Pada kesempatan ini penulis sangat ingin mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua serta keluarga tercinta penulis, yang selalu mendoakan dan terus memberikan dukungannya baik moral maupun material kepada penulis. 2. Adik-adikku tercinta Adam dan Febby yang selalu menghibur kala lelah oleh tugas kuliah selama di rumah. 3. Bapak Ade Suryatman Margana, ST., M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara yang telah memberikan izin melaksanakan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Windy Hermawan M., MT. dan Bapak Cecep Sunardi, ST.,M.Eng selaku dosen pembimbing yang senantiasa meluangkan waktunya bagi penulis untuk memberikan bantuan, pengarahan dan bimbingan kepada penulis dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan baik. 5. Bapak Nur Khakim, M.Sc selaku wali kelas dan seluruh dosen serta staff pengajar jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara yang telah vi
memberikan ilmu yang bermanfaat bagi penulis pada khususnya serta seluruh mahasiswa. 6. Bapak Prayogo, Bapak Dany, dkk. Yang telah memberikan pelayanan dalam peminjaman alat selama tugas akhir. 7. Zafira Nur Kamilah yang selalu memberikan semangat dan doanya kepada penulis untuk mengerjakan serta menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. M. Danny S. dan Jatining Wiwaha selaku partner Tugas Akhir penulis yang selalu bersama-sama dalam keadaan susah maupun senang. 9. Keluarga besar kosan G.A.M 17A, yang selalu memberikan semangat serta memberi solusi ketika penulis mendapatkan masalah selama penyelesaian Tugas Akhir ini. 10. Saudara seperjuangan RA IIIB, yang selalu memberikan semangat, perhatian, doa, dan selalu mendengarkan cerita-cerita penulis. 11. Pihak-pihak yang mungkin tidak bisa penulis sebutkan satu per satu, yang secara langsung maupun tidak langsung telah ikut membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun agar dapat lebih baik lagi pada kesempatan penyusunan laporan yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya. Bandung, Juli 2012 Penulis vii
DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL.....viii DAFTAR GAMBAR.........ix BAB I PENDAHULUAN BAB II 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Metoda Penulisan...2 1.5 Sistematika Penulisan... 3 DASAR TEORI 2.1 Pengertian Sistem Refrigerasi Kompresi Uap... 4 2.1.1 Kerja Kompresi... 5 2.1.2 Kondensasi... 6 2.1.3 Ekspansi... 7 2.1.4 Evaporasi... 8 2.2 Dispenser Hot and Cool... 9 2.2.1 Komponen Bantu Dispenser... 11 2.2.1.1 Strainer... 11 2.2.1.2 Hand Valve... 11 2.2.1.3 Pipa Tembaga... 12 2.2.1.4 Pressure Gauge... 12 2.2.1.5 Termostat... 12 2.2.1.6 Saklar... 13 viii
2.2.1.7 Lampu Indikator... 13 2.2.1.8 kwh meter... 14 2.2.1.9 MCB... 15 2.3 Heat Exchanger Coil on Tube... 16 BAB III PERANCANGAN HEAT EXCHANGER COIL ON TUBE 3.1 Data Perancangan... 18 3.2 Proses pembuatan Heat Exchanger... 19 3.2.1 Proses Pembuatan Reservoir Air... 19 3.2.2 Proses Pembuatan Spiral Coil... 20 3.2.3 Cara Kerja Heat Exchanger tipe Coil on Tube... 21 3.2.4 Instalasi Heat Exchanger dalam Sistem... 22 BAB IV BAB V LANGKAH PENGERJAAN 4.1 Modifikasi Penambahan Komponen Bantú pada Dispenser. 23 4.2 Modifikasi Pemipaan... 25 4.3 Modifikasi Sistem Kelistrikan... 27 4.4 Proses Pengecekan Kebocoran... 28 4.5 Pemvakuman Sistem... 28 4.6 Pengisian Refrigeran... 29 4.7 Penentuan Titik Pengukuran... 31 4.8 Prosedur Pengujian dan Pengambilan Data Pada sistem... 32 ANALISIS DATA 5.1 Analisis Temperatur Air Masuk Heater... 34 5.2 Analisis Proses Pemanasan dan Pendinginan Air... 34 5.2.1 Proses Pemanasan Air... 34 5.2.2 Proses Pendinginan Air... 36 5.3 Analisis Konsumsi Daya dari Data Hasil Pengukuran... 38 5.4 Perbandingan Beban Heater... 40 5.5 Analisis Sistem Refrigerasi... 42 ix
5.5.1 Analisis Sistem Refrigerasi yang tidak Memakai Heat Exchanger...... 43 5.5.2 Analisis Sistem Refrigerasi yang Memakai Heat Exchanger...... 45 BAB VI PENUTUP 6.2 Kesimpulan... 47 6.1 Saran...... 47 DAFTAR PUSTAKA... 48 LAMPIRAN A GAMBAR ALAT LAMPIRAN B DATA PENGUKURAN x
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Data Perancangan... 19 Tabel 5.1 Perbandingan Waktu Pemanasan.... 35 Tabel 5.2 Perbandingan Waktu Pendinginan.... 37 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Siklus Sistem Refrigerasi Kompresi Uap... 4 Gambar 2.2 Diagram P-h Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana... 5 Gambar 2.3 Proses di Kompresor... 5 Gambar 2.4 Kompresor... 6 Gambar 2.5 Proses di Kondensor... 6 Gambar 2.6 Kondensor... 7 Gambar 2.7 Proses di Katup Ekspansi... 7 Gambar 2.8 Pipa Kapiler... 8 Gambar 2.9 Proses di Evaporator... 8 Gambar 2.10 Evaporator Spiral... 8 Gambar 2.11 Bagian Dispenser Hot and Cool... 10 Gambar 2.12 Skema Saluran Air pada Dispenser... 11 Gambar 2.13 Strainer... 11 Gambar 2.14 Hand valve... 11 Gambar 2.15 Pipa Tembaga... 12 Gambar 2.16 Pressure Gauge... 12 Gambar 2.17 Termostat... 13 Gambar 2.18 Saklar... 13 Gambar 2.19 Lampu Indikator... 13 Gambar 2.20 kwh meter... 14 Gambar 2.21 Instalasi kwh meter... 14 Gambar 2.22 MCB... 15 Gambar 2.23 Heat Exchanger Coil on Tube... 16 Gambar 3.1 Reservoir Air... 20 xii
Gambar 3.2 Spiral Coil... 20 Gambar 3.3 Bagian- bagian Heat exchanger tipe Coil on Tube... 21 Gambar 3.4 Heat exchanger tipe Coil on Tube Memakai Insulasi... 22 Gambar 4.1 Penyangga Heater dan Kompresor setelah Perubahan... 23 Gambar 4.2 Dispenser Tampak Depan... 24 Gambar 4.3 Pemipaan Saluran Air dan Refrigeran... 26 Gambar 4.4 Diagram Kelistrikan Modifikasi... 27 Gambar 4.5 Skema Titik Pengambilan Data Penukar Kalor... 31 Gambar 5.1 Grafik Perbandingan Temperatur Air... 34 Gambar 5.2 Grafik Perbandingan Arus Listrik Heater... 36 Gambar 5.3 Grafik Perbandingan Arus Listrik Kompresor... 38 Gambar 5.4 Grafik Perbandingan Konsumsi Energi Listrik... 39 Gambar 5.5 Plot Diagram P-h Data Sistem Tidak Memakai Heat Exchanger... 43 Gambar 5.6 Plot Diagram P-h Data Sistem Memakai Heat Exchanger... 45 xiii
DAFTAR PUSTAKA Althouse, A. D., et. all., 2004. Modern Refrigeration and Air Conditioning. United States of America : The Goodheart-Willcox Company Inc. Dossat, Roy J. 1981. Principles of Refrigeration Second Edition. United States of America: John Willey & Sons Inc. Holman,J.P. 1994. Heat Transfer. (terjemahan Ir.E.Jasjfi,M.Sc) Jakarta : Erlangga. Mitrakusuma,Windy.H.2009.Buku I Bahan Ajar Dasar Refrigerasi. Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara : Politeknik Negeri Bandung. http://www.solartronenergy.co.za/2011/09/solar-thermal-energy-and-heatexchangers-2/ (21 Februari 2012) http://www.rider-system.net/2011/10/refrigeran.html (21 Juni 2012) xiv
CURICULLUM VITAE Data Pribadi Nama : Eko Puspo Prasetyo Tempat dan Tanggal Lahir : Bandung, 6 Juli 1991 Agama : Islam Jenis Kelamin : Laki Laki Status : Belum Menikah Alamat Rumah : Jl. Andir No. 267/79 RT/RW: 05/09 Kelurahan Dunguscariang Kecamatan Andir Kota Bandung 40183 No. Telepon/HP : 022-6006864 / 085624202279 E-Mail : ekopuspoprasetyo@gmail.com Riwayat Pendidikan Formal - 2009 2012 : Teknik Refrigerasi dan Tata Udara, Politeknik Negeri Bandung - 2006 2009 : SMA Negeri 13 Bandung - 2003 2006 : SMP Negeri 9 Bandung - 1997 2003 : SD Negeri Baros 3 Cimahi Pengalaman Organisasi - Ketua Departemen Informasi dan Komunikasi Himpunan Mahasiswa Refrigerasi dan Tata Udara (HMRA) Politeknik Negeri Bandung - Anggota Penanggung jawab Bidang Musik di UKM Musik Politeknik Negeri Bandung - Wakil Ketua Seksi Bidang 6 (Kewirausahaan dan Perpustakaan) OSIS SMA Negeri 13 Bandung xv