Bab IV Analisa dan Pembahasan

Bab IV Analisa dan Pembahasan 4.1. Gambaran Umum Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui kinerja Ac split TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22. Pengujian kinerja Ac split TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan MC-22 ini dibagi atas 4 variasi tekanan yaitu tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia tanpa pembebanan pada remot kontrol suhu evaporator 20 o C kondisi high cool. 4.2. Perhitungan Data 4.2.1 Perhitungan Data R-22 Sebelum dilakukan perhitungan kinerja Ac split TCL 3/4 PK yang meliputi kerja kompresi, daya kompresor, kapasitas kompresor, efek refrigerasi, kapasitas evaporator dan koefisien kinerja (COP) terlebih dahulu harus menghitung laju aliran massa yang mengalir didalam sistem. Disini diasumsikan bahwa 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 keluaran evaporator. Hal yang sama dianggap terjadi pada kondensor. Perhitungan data untuk refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool dan data yang dihitung diketahui dari Tabel A- 3 hasil rata-rata data pengujian refrigeran R-22. Maka untuk contoh perhitungannya mengikuti langkah sebagai berikut : 1. Kalor yang diserap refrigeran pada evaporator (Arismunandar Wiranto, Saito Heizo, 2000). Q udara evaporator = ( udara x CPudara x T)evaporator 44

Dimana : Untuk udara dan CP udara pada temperature T in = 25.28 o C udara = 1,18549776 Kg/m 3 (dari Tabel B1) CP udara = 1,00568624 Kj/Kg o C (dari Tabel B1) udara = (Vudara x A)evap x udara = 2,35 m/s x 0,002641 m 2 x 1,18549776 Kg/m 3 = 0,00735689 Kg/s T = 25,28 o C (-4,62) o C = 28,7 o C Seingga Q udara evaporator adalah : Q udara evaporator = 0,008390984 Kg/s x 1,00568624 Kj/Kg o C x 29,87 o C = 0,221221809 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 = 25,28 o C diperoleh o C (dari Tabel B1) (dari Tabel B1) Laju aliran kapasitas panas ( ) 45

Sisi udara dingin pada temperatur T out = -4,62 o C (dari Tabel B1) Laju aliran kapasitas dingin ( ) ` ( ) 3. Laju aliran massa refrigeran pada evaporator, maka Dimana besarnya kalor yang diterima udara dengan nilai efektifitas perpindahan panas pada evaporator adalah 21%, maka : 46

hevap h1 h4 255,8702 kj / kg 208, 4805 kj / kg 47,3897 kj / kg Sehingga didapat laju aliran massa refrigeran adalah : Selanjutnya hasil perhitungan laju aliran massa untuk refrigeran R-22 suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool untuk 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 P Psia Kg/cm 2 udara Kg/m 3 udara Kg/s Cp udara Kj/Kg o C T o C Q udara evap Q ref evap h evap Kj/Kg ref Kg/s 15 1.0545 1.18549776 0.00735689 1.00568624 29.9 0.221221809 0.046035867 47.3897 0.000971432 30 2.109 1.18860504 0.008474752 1.00568096 26 0.221595303 0.056955061 49.637875 0.001147411 45 3.1635 1.19298348 0.010396185 1.0056752 23.92 0.250056678 0.069511991 50.543825 0.001375282 60 4.218 1.2011754 0.011577771 1.0056596 21.93 0.255372413 0.083615194 50.93965 0.001641456 Dari perhitungan laju aliran massa refrigeran pada evaporator kondisi tekanan 15 psia suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool untuk R-22 diperoleh Mref = 0,000971432 Kg/s, selanjutnya dapat digunakan untuk menghitung parameter-parameter yang lain meliputi : 1. Kerja Kompresi 47

2. Daya Kompresor 3. Kapasitas Kondensor 4. Katup Ekspansi 5. Efek Refrigeransi (RE) 6. Kapasitas Pendinginan 7. Koefisien Kinerja = 3,3 (dibulatkan) 48

Selanjutnya untuk perhitungan variasi tekanan 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 P Psia Kg/cm 2 ref Kg/s W e Kj/Kg P komp h 2 -h 3 Kj/Kg Q c RE Kj/Kg 15 1.0545 0.000971432 14.3667 0.013858493 171.1248 0.166236093 47.3897 0.046035867 3.3 30 2.109 0.001147411 12.4932 0.013956189 169.6043 0.194605841 49.6379 0.056955061 3.97 45 3.1635 0.001375282 10.0768 0.014285159 169.2571 0.232776135 50.5438 0.069511991 5.02 60 4.218 0.001641456 8.7027 0.014334858 171.3992 0.281344369 50.9397 0.083615194 5.85 Q e COP 4.2.2. Perhitungan Data MC-22 Sebagai contoh perhitungan refrigeran MC-22 diambil 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 = ( udara x CPudara x T)evaporator Dimana : Untuk udara dan CP udara pada temperature T in = 26,83 o C udara = 1,17820036 Kg/m 3 (dari Tabel B1) CP udara = 1,00569864 Kj/Kg o C (dari Tabel B1) T udara = (Vudara x A)evap x udara = 3,05 m/s x 0,002641 m 2 x 1,176364 Kg/m 3 = 0,009489528 Kg/s = 26,83 o C (-10.17) o C = 37 o C 49

Seingga Q udara evaporator adalah : Q udara evaporator = 0,009489528 Kg/s x 1,00569864 Kj/Kg o C x 37 o C = 0,353113418 2. Efektifitas perpindahan panas Dimana : Q Q max = Laju perpindahan panas sesungguhnya = Laju perpindahan panas maksimum yang mungkin Sisi udara panas pada temperatur ruangan T in = 26,83 o C diperoleh Kg o (dari Tabel B1) (dari Tabel B1) Laju aliran kapasitas panas ( ) Sisi udara dingin pada temperatur T out = -10,17 o C oc (dari Tabel B1) (dari Tabel B1) Laju aliran kapasitas dingin ( ) 50

` ( ) 3. Laju aliran massa refrigeran pada evaporator maka, Dimana besarnya kalor yang diterima udara dengan nilai efektifitas perpindahan panas pada evaporator adalah 12,16%, maka : Sehingga didapat laju aliran massa refrigeran adalah : 51

Selanjutnya hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran MC-22 suhu evaporator 20 o C pada posisi high cool untuk variasi tekanan 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 P Psia Kg/cm 2 udara Kg/m 3 udara Kg/s Cp udara Kj/Kg o C T o C Q udara evap Q ref evap h evap Kj/kg ref Kg/s 15 1.0545 1.17820036 0.009489528 1.00569864 37 0.353113418 0.042940518 104.2366 0.000411952 30 2.109 1.18319084 0.010154623 1.00569016 30.84 0.314950552 0.055641374 109.5046 0.000508119 45 3.1635 1.18832256 0.011045939 1.00568144 24.56 0.272829575 0.07137849 114.2064 0.000624996 60 4.218 1.19331304 0.012195258 1.00569016 18.02 0.221009012 0.082759889 120.7648 0.000685298 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 = 0,000411952 Kg/s, selanjutnya dapat dihitung parameter-parameter yang meliputi : 1. Kerja Kompresi 2. Daya Kompresor 52

3. Kapasitas Kondensor 4. Katup Ekspansi 5. Efek Refrigeransi (RE) 6. Kapasitas Pendinginan 7. Koefisien Kinerja Selanjutnya untuk perhitungan variasi tekanan 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. 53

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 P Psia Kg/cm 2 ref Kg/s W e Kj/kg P komp h 2 -h 3 Kj/Kg Q c RE Kj/Kg 15 1.0545 0.000411952 29.5945 0.012191512 331.1576 0.136421147 104.2366 0.042940518 3.52 30 2.109 0.000508119 26.9607 0.013417597 329.0824 0.167212989 109.5046 0.055641374 4.06 45 3.1635 0.000624996 22.0065 0.013699248 326.4658 0.204039681 114.2064 0.07137849 5.19 60 4.218 0.000685298 19.5792 0.013753956 329.7306 0.225963867 120.7648 0.082759889 6.17 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 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 2.6 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 54

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 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 2.3 0.483 30 2.109 210 2.4 0.504 45 3.1635 210 2.5 0.525 60 4.218 210 2.6 0.546 4.4. Analisa Hasil Pengujian Pada uraian berikut ini akan dijelaskan tentang perbandingan hasil perhitungan kinerja Ac split merk TCL 3/4 PK dan konsumsi daya listrik Ac split merk TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22 posisi suhu evaporator 20 o C pada kondisi high cool dan tanpa pembebanan. Hasil perhitungan data akan ditampilkan dalam bentuk grafik. Hal tersebut digunakan uuntuk mempermudah dalam analisa data dan kesimpulan. Untuk grafik hubungan daya kompresor terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.1, grafik hubungan efek refrigerasi terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.2, grafik hubungan kapasitas pendinginan terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.3, Grafik hubungan koefisien kinerja (COP) terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan grafik hubungan konsumsi daya listrik terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.5. 55

Daya Kompresor () 4.4.1. Hubungan Daya Kompresor Terhadap Tekanan 0.0145 0.014 0.0135 0.013 0.0125 0.012 0.0115 R-22 MC-22 0.011 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 4.1 Grafik Hubungan Daya Kompresor Terhadap Tekanan Dari gambar 4.1 grafik hubungan daya kompresor terhadap tekanan terlihat bahwa daya kompresor refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia 45 psia dan 60 psia adalah 0.013858, 0.013956, 0.014385 dan 0.014335. Sedangkan untuk refrigeran MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia adalah 0.12192, 0.013418, 0.013699 dan 0.013754. Dari gambar 4.1 grafik hubungan daya kompresor terhadap tekanan dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 (katup hisap kompresor) maka mengakibatkan naiknya daya kompresor. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan sebesar 2.3% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan sebesar 9.1%. 56

Efek Refrigerasi (Kj/Kg) 4.4.2. Hubungan Efek Refrigerasi Terhadap Tekanan 140 120 100 80 60 40 20 R-22 MC-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) Gambar 4.2 Grafik Hubungan Efek Refrigerasi Terhadap Tekanan Dari gambar 4.2 grafik hubungan efek refrigerasi terhadap tekanan terlihat bahwa efek refrigerasi refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 60 psia dan 60 psia adalah 47.3897 Kj/kg, 49.6378 Kj/kg, 50.5438 Kj/kg dan 50.9396 Kj/kg. Sedangkan untuk refrigeran MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia adalah 104.2366 Kj/kg, 109.5046 Kj/kg, 114.2064 Kj/kg dan 120.7648 Kj/kg. Dari gambar 4.2 grafik hubungan efek refrigerasi terhadap tekanan dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 (katup hisap kompresor) maka efek refrigerasi semakin naik juga. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan sebesar 6.97% dan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan sebesar 13.69%. 57

Kapasitas Pendinginan () 4.4.3. Hubungan Kapasitas Pendinginan Terhadap Tekanan 0.095 0.085 0.075 0.065 0.055 0.045 R-22 MC-22 0.035 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 4.3 Grafik Hubungan Kapasitas Pendinginan Terhadap Tekanan Dari gambar 4.3 grafik hubungan kapasitas pendinginan terhadap tekanan terlihat bahwa laju aliran massa refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia adalah 0.000971432, 0.001147411, 0.001375282 dan 0.001641456. Sedangkan untuk refrigeran MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia adalah 0.000411952, 0.000508119, 0.000624996 dan 0.000685298. Dari gambar 4.3 grafik hubungan kapasitas pendinginan terhadap tekanan maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas pendinginan mengalami kenaikan dikarenakan tekanan pada P1 (katup hisab kompresor) mengalami kenaikan. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan sebesar 44.94% dan untuk refrigeran MC-22 adalah sebesar 48.11%. 58

COP 4.4.4. Hubungan Koefisien Kinerja (COP) Terhadap Tekanan 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 R-22 MC-22 3 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 Hubungaan COP Terhadap Tekanan Dari gambar 4.4 grafik hubungan COP terhadap tekanan terlihat bahwa COP refrigeran MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia adalah 3.52, 4.06, 5.19 dan 6.17. sedangkan untuk refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia adalah 3.3, 3.97, 5.01 dan 5.85. Dari gambar 4.4 grafik hubungan COP terhadap tekanan maka dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 (katup hisap kompresor) maka COP juga akan mengalami kenaikan. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan sebesar 43.65% dan untuk refrigeran MC-22 adalah sebesar 42.9%. Dari gambar 4.4 grafik hubungan COP terhadap tekanan terlihat bahwa COP refrigeran MC-22 lebih tinggi dibandingkan dengan COP refrigeran R-22 maka dapat disimpulkan bahwa refrigeran MC-22 mempunyai koefisien kinerja yg lebih baik 5.1% dari refrigeran R-22. 59

Daya Listrik (Kw) 4.4.5. Hubungan Konsumsi Daya Listrik Terhadap Tekanan 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 R-22 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 Hubungan Konsumsi Daya Listrik Terhadap Tekanan Dari gambar 4.5 grafik daya listrik terhadap variasi tekanan dapat dilihat bahwa daya listrik untuk refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia adalah 0.546 Kw, 0.567 Kw, 0.508 Kw dan 0.609 Kw sedangkan untu refrigeran MC-22 pada tekanan yang sama dengan refrigeran R-22 adalah 0.483 Kw, 0.504 Kw, 0.525 Kw dan 0.546 Kw. Dari gambar grafik 4.5 juga terlihat bahwa daya listrik untuk refrigeran MC-22 lebih rendah 10.35% dibandingkan dengan daya listrik refrigeran R-22 maka dapat disimpulkan bahwa alat pengkondisian udara yang menggunakan refrigeran MC-22 lebih hemat konsumsi enegi listrik 10.35% dari pada yang menggunakan refrigeran R-22. 60