PEMBUATAN SISTEM PENDINGIN (AC) PADA MOBIL BAHAN BAKAR ETANOL

commit to user i

PEMBUATAN SISTEM PENDINGIN (AC)

PADA MOBIL BAHAN BAKAR ETANOL

PROYEK AKHIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Program Studi DIII Teknik Mesin

Disusun oleh :

TEGUH BUDI SANTOSO I 8 6 0 7 0 2 4

PROGRAM DIPLOMA III MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2010

commit to user ii

HALAMAN PERSETUJUAN

Proyek Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim penguji Proyek Akhir Program Studi Diploma III Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Surakarta, Desember 2010

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Techn. Suyitno ST, MT Tri Istanto ST, MT NIP. 197409022001101002 NIP. 19730202000121001

commit to user iii

HALAMAN PENGESAHAN

Proyek Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim penguji Proyek Akhir Program Studi D III Teknik Mesin Produksi Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi persyaratan mendapat gelar Ahli Madya.

Pada hari : Tanggal :

commit to user iv

HALAMAN MOTTO

· Tuhan telah menentukan takdir setiap Manusia, dan manusia diciptakan

untuk berusaha, bukan pasrah terhadap takdir.

· Proses dalam mencapai sebuah tujuan adalah pelajaran yang berharga

dalam hidup kita.

· Dewasa dalam bersikap, jujur dalam bertindak adalah kunci menuju

keberhasilan yang hakiki.

· Kapal besar tidak diciptakan hanya untuk bersandar di pelabuhan saja, akan

tetapi untuk mengarungi luasnya samudra di dunia ini.

· Tujuan bukan utama, yang utama adalah prosesnya.

· Hargailah orang lain, seperti kamu menghargai dirimu sendiri.

commit to user v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Sebuah hasil karya kami demi menggapai masa depan yang lebih baik, yang ingin kupersembahkan kepada :

· Ayah ,Ibu,serta kakak-kakakku.

· Eka Wahyuningsih

· Sahabat- sahabat Otomotif ’07.

Terima kasih atas dukungan dan semangat yang telah kalian semua berikan kepadaku, aku bangga dengan kalian semua.

commit to user vi

ABSTRAKSI

Teguh Budi Santoso, 2010, Pembuatan Sistem AC Pada Mobil Bahan Bakar Etanol, Diploma III Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

Proyek Akhir ini bertujuan untuk mengembangkan desain dan pembuatan sistem pengkondisian udara pada kendaraan ringan berbahan bakar campuran bensin – etanol.

Untuk menunjang kenyamanan berkendara, kendaraan ringan pun perlu dilengkapi dengan sistem pengkondisian udara. Sistem pengkondisian udara yang dimaksud tentu saja mempunyai prasyarat berdaya rendah dan ramah lingkungan.

Untuk sistem pengkondisian udara pada kendaraan ringan tidak dapat lagi menggunakan kompresor AC ( air conditioning ) dari kendaraan yang ada karena umumnya AC pada kendaraan yang besar membutuhkan daya minimal 3 HP.

Pada mobil bahan bakar etanol, mesin 1100 cc, kapasitas penumpang 4 orang, serta bodi berbahan fiber, diperlukan perancangan kembali sistem pendingin untuk mobil tersebut.

Berdasarkan rancangan dan hasil percobaan yang telah dilakukan, daya kompresor 1123,8 W (1,46 hp), kapasitas pendinginan Qevap low = 3001,2 Watt, Qevap med = 3457,4 Watt, Qevap hi = 3807,3 Watt, dan beban pendinginan akibat efek panas matahari dan perolehan kalor penghuni 3564,238 Watt.

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat, karunia, dan hidayah –Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan Judul,

Pembuatan Sistem Pendingin (AC) Pada Mobil Bahan Bakar Etanol

ini dapat terselesaikan dengan baik. Laporan Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi mata kuliah proyek Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin Otomotif Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md).

Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Zainal Arifin, ST., MT. Ketua Program D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Bapak Dr. Techn. Suyitno, ST., MT. selaku pembimbing Proyek Akhir I. 3. Bapak Tri Istanto, ST., MT. selaku pembimbing Proyek Akhir II.

4. Bapak Jaka Sulistya Budi, ST, selaku koordinator Tugas Akhir.

5. Laboran Laboratorium Motor Bakar Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

6. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya. 7. Mbak Sulis, Mas Wawan, dan Mas Andi yang selalu memotivasi.

8. Eka Wahyuningsih, yang selalu menemani dalam menyelesaikan laporan ini.

9. Rekan-rekan D III Otomotif dan Produksi angkatan 07’. 10.Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.

Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari pembaca sangat dinantikan.

commit to user viii

Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca pada umumnya, Amin.

Surakarta, Desember 2010

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN PERSETUJUAN... ii

HALAMAN PENGESAHAN... iii

HALAMAN MOTTO... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN... v

ABSTRAKSI... vi

KATA PENGANTAR... vii

DAFTAR ISI... ix

DAFTAR GAMBAR... xi

DAFTAR TABEL... xiii

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang………. 1

1.2Perumusan Masalah………. 3

1.3Pembatasan Masalah……… 3

1.4Tujuan...……….. 4

1.5Sistematika Penyusunan Laporan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengkondisian Udara...……… 5

2.2 Sistem Kompresi Uap...……… 5

commit to user x

2.4 Komponen-komponen AC Mobil ... 12

2.5 Perancangan dan Evaluasi Mesin Pendingin... 15

BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Prinsip Kerja AC Mobil...………. 18

3.2 Spesifikasi Alat………. 19

3.3Pengosongan dan Pengisian Refrigerant……….. 27

BAB IV PEMBAHASAN 4.1Perhitungan Beban Pendingin……... 31

4.2Perhitungan Daya Kompresor..……… 33

4.3Perhitungan Efek Refrigerasi (ER)……….. 36

4.4Perhitungan Kerja Kompresi……… 36

4.5Perhitungan Laju Pelepasan Kalor Kondensor (Qc)…… 36

4.6Perhitungan Coefisien Of Performance (COP)………… 37

4.7Perhitungan Aktual W Kompresor………... 37

4.8Pengujian Alat………. 38

4.9Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian………… 42

BAB V PENUTUP 5.1Kesimpulan... 43

5.2Saran... 43

DAFTAR PUSTAKA……… 43

commit to user xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap....…………... 6

Gambar 2.2 Diagram Tekanan–Entalpi Siklus Entalpi Uap………... 7

Gambar 2.3 Daur Kompresi Uap Nyata Dibanding Daur Standar... 9

Gambar 2.4 Kompresor...……… 12

Gambar 2.5 Kondenser...………. 13

Gambar 2.6 Receiver/Dryer...………. 13

Gambar 2.7 Expansion Valve ……… 14

Gambar 2.8 Evaporator... 15

Gambar 3.1 Skema Instalasi Peralatan Pengujian………... 18

Gambar 3.2 Kompresor Tipe Thruogh Vane……….... 20

Gambar 3.3 Mekanisme Kompresor Through vane...………. 21

Gambar 3.4 Kondenser Laluan Tunggal... 22

Gambar 3.5 Berbagai Tipe Evaporator…..………. 23

Gambar 3.6 Katup Ekspansi... 25

commit to user xii

Gambar 3.8 Manifold Gauge... 25

Gambar 3.9 Flaring dan Seaging... 26

Gambar 3.10 Leak Detektor……….. 26

Gambar 3.11 Pembengkok Pipa………...………. 26

Gambar 3.12 Kunci Inggris…...……… 26

Gambar 3.13 Tube Cutter... 26

Gambar 3.14 Pompa Vakum... 27

Gambar 3.15 Proses Pengisian dan Pengosongan Refrigerant... 28

Gambar 3.16 Proses Pengosongan Refrigerant... 29

commit to user xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant……… 11 Tabel 2.2 Perbedaan antara R 12 dan R 134a………. 11

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia sudah harus mulai memikirkan sumber energi selain BBM, terutama untuk kendaraan bermotor karena pengaruhnya yang cukup signifikan terhadap konsumsi BBM dan kesejahteraan rakyat. Sebagaimana telah diketahui bahwa pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi) semakin meningkat sedangkan jumlah cadangan sumber minyak mentah dunia semakin menipis dan ketidakstabilan harga yang cenderung terus meningkat. Pada ilmu-ilmu dasar energi disampaikan bahwa minyak bumi adalah jenis sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui artinya dalam waktu tertentu apabila digunakan terus menerus akan habis.

Pengembangan dan penggunaan sumber energi terbarukan menjadi salah satu alternatif pengganti bahan bakar fosil untuk mengeliminasi kemungkinan terburuk dampak pemakaian bahan bakar fosil tersebut. Salah satu jenis bahan bakar alternatif dari sumber daya alam yang terbarukan yang dapat digunakan adalah bioetanol. Bioetanol adalah etanol yang diproduksi dari bahan baku tanaman seperti tebu, jagung, singkong, ubi, dan sagu. Etanol berfungsi sebagai penambah volume bahan bakar minyak (BBM), peningkat angka oktan, dan sebagai sumber oksigen untuk pembakaran yang lebih bersih pengganti Metil Tersier-Butil Eter (MTBE). Etanol dapat juga meningkatkan efisiensi pembakaran karena mengandung 35% oksigen. Disamping itu etanol merupakan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan yang menghasilkan gas emisi karbon yang lebih rendah dibandingkan dengan bensin atau sejenisnya (sampai 85% lebih rendah).

Pembuatan mobil bahan bakar etanol (BBE) ini di fokuskan pada bagian pembuatan sistem pendingin (AC) mobil bahan bakar etanol (BBE). Sejak diciptakan mobil dengan ruang penumpang tertutup orang mulai memikirkan bagaimana caranya agar dalam ruangan mobil tersebut tidak panas, gerah atau pengap. Beberapa cara yang telah dilakukan antara lain, dengan memberi suatu sistem pendinginan udara.

commit to user

Sistem pengkondisian udara merupakan sesuatu yang menjadi daya tarik bagi kendaraan ringan, karena menambah kenyamanan berkendara. Kebanyakan sistem pengkondisian udara kendaraan memerlukan daya yang cukup besar sampai 10% dari daya poros. Selain itu, sistem pengkondisian udara pada kendaraan besar mempunyai mempunyai sistem kompresor sistem terbuka, yaitu ruang kompresi dan motor penggeraknya terpisah. Daya kompresor untuk kendaraan juga terbatas untuk kapasitas yang besar sekitar 3hp.

Sistem pengkondisian udara dalam kendaraan atau yang lebih populer disebut dengan AC (Air Conditioner). Dari segi kenyamanan dalam mengemudikan mobil, AC adalah salah satu peralatan pendukung terciptanya kenyamanan dalam mengemudikan kendaraan. Tetapi perlu juga diingat, bahwa kenyamanan yang dirasakan harus juga memperhatikan faktor keselamatan lingkungan, terutama penggunaan refrigerant (cairan pendingin). Refrigerant yang dibuang harus ramah lingkungan,tidak merusak terutama lapisan pelindung bumi (ozone layer). Lapisan ozon sangat berperan dalam mendukung kelangsungan hidup manusia dan makhluk lainnya.

Adapun alasan pengambilan tugas akhir dengan judul ”Pembuatan Sistem Pendingin (AC) Mobil Bahan Bakar Etanol (BBE)”, yaitu untuk menguji sistem pengkondisian udara yang hemat sehingga tidak membebani daya poros yang dihasilkan oleh kendaraan ringan. Sistem AC ini menggunakan refrigera nt R 134a, yaitu refrigerant yang berpotensi menggantikan refrigerant lama (R 12) yang tidak dipakai lagi. Kelebihan-kelebihan R 134a dibanding refrigerant terdahulu antara lain:

1. R 134a mempunyai Ozone Depletion Potensial (ODP) nol dibanding dengan

refrigerant terdahulu, yaitu:

Ø CFC 11 dengan ODP : 1,0 Ø CFC 12 dengan ODP : 1,0

Dimana ODP adalah perkiraan potensi pengikis ozone, karena kedua CFC di atas adalah senyawa yang stabil jadi ketika tersembur keluar dan meninggalkan bumi

commit to user

3

melewati troposfer dan stratosfer, refrigerant tersebut tidak rusak. Dengan pancaran sinar matahari yang kuat, mereka akan memecah dan melepas chlorine. Chlorine

disini berfungsi sebagai katalisator yang akan mengurangi lapisan ozone secara terus-menerus di stratosfer.

2. R 134a sebagai refrigera nt yang tidak mudah terbakar, tidak mudah meledak, tidak beracun, tidak menyebabkan karat pada komponen AC, tidak berbau dan tidak merusak pakaian atau makanan.

3. Jika R 134a dilepaskan ke udara, maka secara cepat akan menguap karena panas di udara sekitar. R 134a juga akan secara mudah mengembun kembali menjadi cairan pada kondisi tekanan tertentu dengan melepaskan panas ke sekelilingnya. (Wahyu Triyono, 2010)

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam proyek akhir ini adalah bagaimana merancang, membuat dan menguji sistem AC pada mobil berbahan bakar etanol (BBE).

1.3 Pembatasan Masalah

Berdasarkan rumusan masalah diatas agar permasalahan yang dibahas tidak melebar, maka batasan-batasan masalah proyek akhir ini adalah :

1. Proses perancangan dan pengujian sistem AC pada mobil bahan bakar etanol dengan kapasitas penumpang maksimal 4 orang.

2. Perhitungan kapasitas pendinginan dengan jumlah luasan dinding berbahan kaca 5 m2, jumlah luasan dinding berbahan komposit 6 m2, nilai konduktivitas thermal bahan komposit 1,4195 W/(m2.K) dan menggunakan jenis refrigerant R134a.

commit to user 1.4 Tujuan

Setelah mengetahui alasan pengambilan judul dari proyek akhir ini, penulis memiliki beberapa tujuan yang akan dicapai, yaitu:

• Menghitung kapasitas pendinginan mobil berbahan bakar etanol dengan penumpang maksimal 4 orang.

• Merancang dan merangkai sistem AC pada mobil bahan bakar etanol.

• Menguji COP mesin AC yang sudah dirangkai untuk berbagai kecepatan setingan aliran udara evaporator.

1.5 Sistematika Penyusunan Laporan

Agar mempermudah dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, penulis menyusun laporan dengan urutan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini terdiri dari : latar belakang masalah yang menitikberatkan pada alasan pengambilan judul, sistematika penulisan laporan.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini terdiri dari : prinsip kerja, komponen AC mobil, dan cara pengisian refrigerant (R 134a) ke dalam sistem. Serta sejumlah rumus untuk mengetes kemampuan alat.

BAB III PROSES PEMBUATAN ALAT

Bab ini terdiri dari : bahan pembuatan alat, proses pengerjaannya, dan pemilihan komponen.

BAB IV DATA DAN ANALISIS

Bab ini terdiri dari : perhitungan daya, tabel data hasil percobaan, contoh perhitungan dan analisa data hasil percobaan.

BAB V PENUTUP

commit to user

5

BAB II

LANDASAN TEORI 2.1. Pengkondisian Udara

Prinsip terjadinya suatu pendinginan didalam sistem refrigerasi adalah penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan refrigerant. Karena kalor dalam udara yang berada disekeliling refrigerant diserap, akibatnya refrigerant akan menguap, sehingga temperatur udara akan bertambah dingin. Hal ini dapat terjadi mengingatpenguapan memerlukan kalor.

Di dalam suatu alat pendingin, kalor diserap di evaporator dan dibuang ke kondensor. Uap refrigerant yang berasal dari evaporator yang bertekanan dan bertemperatur rendah masuk ke kompresor melalui saluran hisap. Di kompresor, uap

refrigerant tersebut dimampatkan, sehingga ketika keluar dari kompresor, uap

refrigerant akan bertekanan dan bersuhu tinggi, jauh lebih tinggi dibanding

temperatur udara sekitar. Kemudian uap menuju ke kondensor. Di kondensor, uap

refrigerant tersebut akan melepaskan kalor, sehingga akan berubah fasa dari uap

menjadi cair (terkondensasi) dan selanjutnya refrigerant cair tersebut terkumpul di penampungan cairan refrigerant. Cairan refrigera nt yang bertekanan tinggi mengalir dari penampung refrigerant ke katup ekspansi. Keluar dari katup ekspansi, tekanan menjadi sangat berkurang dan akibatnya cairan refrigerant bersuhu sangat rendah. Pada saat itulah refrigera nt itu mulai menguap yaitu di evaporator, dengan menyerap kalor untuk mengawetkan bahan makanan atau mendinginkan ruangan. Kemudian

uap refrigerant akan dihisap oleh kompresor dan demikian seterusnya proses-proses

tersebut berulang kembali.(Suyitno, 2010)

2.2 Sistem Kompresi Uap

Daur kompresi uap merupakan daur yang banyak digunakan dalam refrigerasi. Pada daur ini uap ditekan, dan kemudian diembunkan menjadi cairan, kemudian tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali.

commit to user

Sistem kompresi uap sederhana terlihat pada gambar dibawah ini :

Gambar. 2.1 Sistem refrigerasi kompresi uap (Stoecker, 1992)

Refrigerant yang bertekanan rendah akan menguap didalam pipa-pipa pada

evaporator. Penguapan ini membutuhkan energi kalor yang diserap dari

sekelilingnya, sehingga ruangan menjadi dingin karena temperaturnya turun. Uap

refrigerant yang berasal dari evaporator selanjutnya akan masuk ke jalur hisap

(suction line) menuju kompresor. Refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur

rendah ini di dalam kompresor akan dikompresi sehingga menjadi refrigerant yang bertemperatur dan tekanannya tinggi. Kemudian dari kompresor, refrigerant yang telah berbentuk uap masuk ke dalam kondensor. Refrigerant yang berbentuk uap ini dalam kondensor akan didinginkan oleh udara sehingga berkondensasi menjadi cairan

refrigerant. Di dalam kondensor, energi kalor yang dibawa oleh uap refrigerant

dilepaskan dan diterima oleh medium pendinginnya (udara). Refrigera nt cair dari kondensor selanjutnya akan diterima oleh tangki (receiver tank) dan dialirkan lagi masuk ke evaporator melalui alat pengatur refrigerant (refrigerant flow control). Pada alat ini tekanan refrigerant yang masuk ke evaporator diturunkan. Penurunan tekanan ini disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan, sehingga refrigerant

tersebut dapat menyerap cukup banyak kalor dari evaporator. Alat yang digunakan untuk mengatur aliran ini dapat berupa katup ekspansi atau pipa kapiler.

commit to user

7

2.2.1. Siklus Kompresi Uap Standar

Siklus kompresi uap standar merupakan siklus teoritis, dimana pada siklus tersebut mengasumsikan beberapa proses sebagai berikut :

· 1–2 Merupakan proses kompresi adiabatik dan reversible, dari uap jenuh menuju tekanan kondensor.

· 2–3 Merupakan proses pelepasan kalor reversible pada tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut (desuperheating) dan pengembunan refrigerasi.

· 3-4 Merupakan proses ekspansi unreversible pada entalpi konstan, dari fasa cairan jenuh menuju tekanan evaporator.

· 4-1 Merupakan proses penambahan kalor reversible pada tekanan konstan yang menyebabkan terjadinya penguapan menuju uap jenuh.

Gambar. 2.2 Diagram tekanan–entalpi siklus kompresi uap (Stoecker, 1992)

Beberapa proses yang bekerja pada siklus ini adalah : 1. Proses Kompresi

Proses kompresi berlangsung dari titik 1 ke titik 2. Pada siklus sederhana diasumsikan refrigerant tidak mengalami perubahan kondisi selama mengalir di jalur hisap. Proses kompresi diasumsikan isentropik sehingga pada diagram tekanan-entalpi titik 1 dan titik 2 berada pada satu garis entropi konstan, dan titik 2 berada

commit to user

pada kondisi super panas. Proses kompresi memerlukan kerja dari luar dan entalphi uap naik dari h1 ke h2, dan untuk kenaikan entalphi sama dengan besarnya kerja kompresi yang dilakukan pada uap refrigerant.

2. Proses Kondensasi

Proses 2-3 terjadi pada kondensor, uap panas refrigerant dari kompresor didinginkan oleh udara luar sampai pada temperatur kondensasi dan uap tersebut dikondensasikan. Pada titik 2’ merupakan titik refrigerant pada kondisi uap jenuh dengan tekanan dan temperatur kondensasi. Jadi proses 2-2’ merupakan proses pandinginan sensible dari temperatur kompresi menuju temperatur kondensasi, dan proses 2’-3 merupakan proses kondensasi uap dari dalam kondensor. Proses 2-3 terjadi pada tekanan konstan, dan jumlah kalor yang dipindahkan selama proses ini adalah beda entalpi antara titik 2 dan titik 3.

3. Proses Ekspansi

Proses ekspansi berlangsung dari titik 3 ke titik 4. Pada proses tersebut terjadi suatu proses penurunan tekanan refrigerant dari tekanan kondensasi (titik 3) menjadi tekanan evaporasi (titik 4). Pada saat cairan diekspansikan melalui katup ekspansi atau pipa kapiler menuju evaporator, temperatur refrigerant juga turun dari temperatur kondensasi ke temperatur evaporasi. Proses 3-4 merupakan proses ekspansi adiabatik dimana entalpi fluida tidak berubah sepanjang proses. Refrigerant

pada titik 4 berada pada kondisi campuran antara cairan dan uap, dan terjadi penurunan tekanan.

4. Proses Evaporasi

Proses 4-1 adalah proses penguapan refrigerasi pada evaporator serta berlangsung pada tekanan konstan. Pada titik 1 seluruh refrigerant berada pada kondisi uap jenuh. Selama proses 4-1 entalpi refrigerant naik akibat penyerapan kalor dari ruang refrigerasi. Besarnya kalor yang diserap adalah beda entalpi antara titik 1 dan titik 4 dan biasa disebut efek pendinginan.

commit to user

9

2.2.2. Siklus Kompresi Uap Aktual

Siklus kompresi uap yang sebenarnya (aktual) berbeda dari siklus standar (teoritis). Perbedaan ini muncul karena adanya asumsi-asumsi yang ditetapkan dalam siklus standar. Pada siklus aktual terjadi pamanasan lanjut uap refrigerant yang meninggalkan evaporator sebelum masuk ke kondensor. Pemanasan lanjut ini terjadi akibat tipe peralatan ekspansi yang digunakan atau dapat juga karena penyerapan kalor di jalur masuk (suction line) antara evaporator dan kompresor. Begitu juga dengan refrigerant cair mengalami pendinginan lanjut atau bawah dingin sebelum masuk ke katup ekspansi atau pipa kapiler. Keadaan di atas adalah peristiwa yang normal dan melakukan fungsi yang diinginkan untuk menjamin bahwa seluruh

refrigerant yang memasuki kompresor dalam keadaan 100% uap. Perbedaan yang

penting antara daur nyata (aktual) dan standar terletak pada penurunan tekanan di dalam kondensor dan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan evaporator, tetapi pada daur nyata terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan antara refrigerant dengan dinding pipa (friksi). Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan titik 2 memerlukan kerja lebih banyak dibandingkan dengan daur standar.

Gambar. 2.3 Daur kompresi uap nyata dibanding daur standar (Stoecker,1992)

commit to user Penjelasan gambar di atas adalah sebagai berikut :

Garis 4-1’ menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi pada refrigerant saat melewati suction line dari evaporator ke kompresor. Garis 1-1’ menunjukkan terjadinya panas lanjut pada uap refrigerant yang ditunjukkan dengan garis yang melewati garis uap jenuh. Proses 1’-2’ adalah proses kompresi uap refrigerant di dalam kompresor. Pada siklus teoritis proses kompresi diasumsikan isentropik, yang berarti tidak ada perpindahan kalor antara refrigerant dan dinding silinder. Pada kenyataannya proses yang terjadi bukan isentropik tetapi politropik. Garis 2’-3 menunjukkan adanya penurunan tekanan yang terjadi pada pipa-pipa kondensor. Sedangkan pada garis 3-3’ menunjukkan penurunan tekanan yang terjadi di jalur cair

(liquid line).

2.3. Refrigerant

Refrigerant adalah media yang berbentuk senyawa,yang digunakan dalam

siklus panas yang mengalami perubahan fasa dari cair ke gas atau sebaliknya. Sejak ditemukan sekitar tahun 1800, refrigerant ini sangat besar andilnya dalam terjadinya penipisan ozon, oleh sebab itu saat ini penggunaan refrigerant yang tidak ramah lingkungan (R 12) sudah wajib digantikan dengan refrigerant yang ramah lingkungan seperti (R 134a). refrigerant ini banyak digunakan pada alat refrigerator/freezer dan

air condisioner (AC).Refrigerant berfungsi sebagai fluida kerja untuk memindahkan

panas ke lingkungan sekitar.

Jenis refrigerant cukup banyak, salah satu yang pernah digunakan sebagai fluida kerja pada AC mobil adalah R 12. Akan tetapi, karena R 12 mengandung CFC yang besar andilnya dalam dampak penipisan lapisan ozon (O3), maka saat ini oleh pemerintah mewajibkan penggunaan refrigerant yang lebih ramah lingkungan, yaitu R 134a sebagai pengganti R 12. (Wahyu Triyono, 2010)

commit to user

11

Berikut adalah tabel-tabel perbedaan antara R 12 dengan R 134a : Tabel 2.1 Karakteristik Refrigerant

Refrigerant Rumus

Temp. Didih (oC)

Suhu

Kritis Karakteristik Penggunaan

R 12

Diclorodi-fluoromethane

CCl2F2 -229,8 12

Memiliki sifat stabil, tidak berbau, tidak berwarna baik dalam wujud gas atau cair, tidak mudah terbakar dan tidak korosif.

Bidang pertanaman kecil yang menggunakan kompresor gerak bolak balik. Pendingin skala sedang untuk otomotif. R 134a Tetra-fluoroethane CH2FCF2 Senyawa hydrofluorocarbon

atau HFC. Tidak mengandung klorin,ODP = 0

Pengganti R 12 untuk AC mobil tipe kecil, hingga besar.

Tabel 2.2 Perbedaan antara R 12 dan R 134a

No. Kondisi R 12 R 134a

1. Tekanan Rendah Tinggi

2. Senyawa Kimia

Merupakan senyawa kimia mengandung CFC yang sangat merusak

Senyawa kimia tidak mengandung CFC, potensi penipisan ozon = 0

commit to user 2.4. Komponen-Komponen AC Mobil

Dalam rangkaiannya, AC terdiri dari komponen-komponen yang saling berhubungan baik fungsi atau sistem kerjanya. Dan agar AC dapat menjalankan fungsinya dengan optimal, maka seluruh komponen yang ada dalam rangakaian AC harus dalam keadaan standar (baik). Berikut adalah fungsi dan cara kerja dari komponen-komponen utama yang terdapat dalam sistem air conditioner, di antaranya adalah kompresor, kopling magnet, kondensor, receiver/dryer, katup ekspansi dan

evaporator.

Rangkaian peralatan (komponen) tersebut adalah : a. Kompresor

Berfungsi untuk memompakan refrigerant yang berbentuk gas agar tekanannya meningkat sehingga juga akan mengakibatkan temperaturnya meningkat.

Gambar. 2.4 Kompresor lapisan ozon

3. Spare part :

perapat/selang

Menggunakan NBR

(Nitrile Butadiene

Rubber)

Menggunakan RBR (Rubber

in behalf of R 134a)

4. Receiver/Dryer Isi : Silika gel Isi : Zeolit

5. Oli Kompresor Menggunakan ND Oil-6/ND Oil-7

Menggunakan ND Oil-8/9

commit to user

13

b. Kondensor

Berfungsi untuk menyerap panas pada refrigera nt yang telah dikompresikan oleh kompresor dan mengubah refrigerant yang berbentuk gas menjadi cair (dingin).

Gambar. 2.5 Kondensor

c. Receiver/Dryer

Berfungsi untuk menampung refrigerant cair untuk sementara, yang untuk selanjutnya mengalirkan ke evaporator melalui expansion valve, sesuai dengan beban pendinginan yang dibutuhkan. Selain itu receiver/dryer juga berfungsi sebagai filter untuk menyaring uap air dan kotoran yang dapat merugikan bagi siklus refrigerant.

commit to user d. Katup Ekspansi

Berfungsi mengabutkan refrigerant kedalam evaporator, agar refrigerant cair dapat segera berubah menjadi gas.

Gambar . 2.7 Expansion valve

e. Evaporator

Merupakan kebalikan dari kondensor berfungsi untuk menyerap panas dari udara yang melalui sirip-sirip pendingin evaporator, sehingga udara tersebut menjadi dingin

commit to user

15

2.5. Perancangan dan Evaluasi Mesin Pendingin

Dalam perancangan pengkondisian udara untuk mobil berbahan bakar etanol, ada beberapa hal yang harus ditentukan, yaitu menentukan besarnya daya kompresor berdasarkan beban pendinginan yang terjadi pada kabin mobil.

Beban pendinginan yang terjadi :

Beban Pendinginan (orang) = Perolehan kalor (orang) x jumlah orang x CLF (beban laten, CLF=1)

Efek radiasi matahari : Untuk Kaca

Dimana :

Q rad kaca = Efek radiasi matahari yang melewati kaca (W)

SHGF max = Faktor perolehan kalor matahari untuk kaca (W/m )

SC = Shading Coefficient (koefisien peneduhan)

A = Luas Penampang (m2) Untuk Fiber

Dimana :

Q kond fiber = Efek radiasi matahari yang melewati fiber (W) U = Koefisien transfer kalor (W/m2.K)

commit to user To = Temperatur luar kabin (K) Ti = Temperatur dalam kabin (K)

Hal yang utama dalam evaluasi mesin pendingin adalah besarnya efek radiasi.

(kJ/kg) Dimana :

h1 = Entalpi gas refrigerant pada tekanan evaporator (kJ/kg) h4 = Entalpi cair refrigerant pada tekanan pipa kapiler (kJ/kg) Besarnya kapasitas refrigerasi (Q evap) dinyatakan dengan :

Dimana :

ṁref = Laju aliran massa refrigerant (kg/s) Besarnya kapasitas kodensasi adalah :

Dimana :

h2 = Entalpi refrigerant masuk kompresor (kJ/kg) h3 = Entalpi refrigerant keluar kondensor (kJ/kg)

Unjuk kerja mesin pendingin dinyatakan dengan symbol COP (coefficient of

commit to user

17

Dimana :

Q evap = Kalor yang diserap eva porator (kW) W komp = Daya kompresor (kW)

Dimana :

h1’ = Entalpi refrigerant keluar evaporator masuk kompresor (kJ/kg) h2’ = Entalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg)

commit to user BAB III

PERANCANGAN ALAT 3.1. Prisip Kerja AC Mobil

Prinsip kerja dari system pengkondisian udara adalah sebagai berikut :

1. Di dalam kompresor, refrigerant yang bertemperatur dan bertekanan rendah dikompresikan sehingga mempunyai temperatur dan tekanan tinggi. Kemudian dari kompresor, refrigerant yang telah berbentuk uap ini masuk ke dalam kondensor melalui pompa tekan (discharge line).

2. Di dalam kondensor, uap refrigerant yang bertemperatur dan tekanan tinggi didinginkan oleh udara sehingga berkondensasi menjadi cairan refrigerant. Di dalam kondensor ini, energi kalor yang dibawa oleh uap refrigerant dilepaskan dan diterima oleh medium pendinginnya.

3. Selanjutnya, refrigerant cair dari kondensor akan diterima oleh receiver tank

untuk kemudian dialirkan pada pipa kapiler yang berfungsi sebagai alat ekspansi. Pada pipa kapiler, tekanan refrigerant yang akan masuk evaporator diturunkan. Penurunan tekanan ini disesuaikan dengan kondisi yang diinginkan sehingga

refrigerant dapat menyerap cukup banyak kalor di dalam evaporator.

4. Refrigerant yang bertekanan rendah akan menguap di dalam pipa-pipa

evaporator. Penguapan ini membutuhkan energi kalor yang diserap dari

sekelilingnya, sehingga ruangan menjadi dingin karena temperaturnya turun. Uap

refrigerant dari evaporator, seterusnya akan masuk ke pipa hisap (suction line)

commit to user

19

T in = 31 o

C

Instalasi dari sistem pengkodisian udara pada mobil berbahan bakar etanol yaitu berupa kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator

V ud low = 2,5 m/s, T low = 17.6 oC, RH low = 90.9 % V ud med = 2,8 m/s, T med = 17.4 oC, RH med = 93 % V ud hi = 3 m/s, T hi = 17.6 oC, RH hi = 94 %

Gambar 3.1 Skema Instalasi Peralatan Pengujian

3.2. Spesifikasi Peralatan 3.2.1 Peralatan AC

Peralatan pengkondisan udara pada mobil berbahan etanol dengan kapasitas mesin penggerak 1100 cc dan menghasilkan daya 65hp, maka dibutuhkan kompresor berdaya kurang dari 3hp, agar tidak membebani daya poros yang dihasilkan oleh mesin penggerak.

RH in= 67,5 %, To=31 o

C P suction = 0,18 MPa

Sign Glass

P discharge = 1,4 MPa

T out = 37,6

Kompresor tipe

commit to user

a. Kompresor tipe Through Vane (tipe TV)

Dua buah sudut through vane diletakkan saling membentuk sudut diantara rotor dan dinding silinder. Gerakan tersebut akan menghisap dan menekan refrigerant. Gambar kontruksi kompresor ini diperlihatkan pada gambar 3.2 dan mekanisme kerjanya diperlihatkan pada gambar 3.3 .

Gambar 3.2 Kompresor Tipe TV

Saat sistem MAC beroperasi, sebagian pelumas yang tercampur dengan

refrigerant akan terbawa keluar kompresor, sehingga sejumlah pelumas akan

ditemukan di kondensor, evaporator, receiver/drier dan komponen lainnya. Namun, sejumlah tertentu pelumas harus bersirkulasi bersama-sama refrigerant untuk melumasi bagian yang memerlukan.

Jumlah pelumas didalam kompresor tidak boleh terlalu banyak atau terlalu sedikit. Jika pelumas terlalu banyak, maka pelumas akan menempel pada dinding pipa kondensor dan evaporator dan menghalangi perpindahan panas. Akibatnya kapasitas pendinginan akan menurun. Kandungan pelumas dalam refrigerant yang mencapai 10% dapat menurunkan kapasitas pendinginan 8%. Jika pelumas dalam kompresor terlalu sedikit maka akan menyebabkan temperatur kompresor meningkat, komponen cepat aus dan rusak akibat temperatur tinggi.

commit to user

21

tidak terkena udara terlalu lama karena sifatnya yang sangat higroskopik dan iritasi. Dengan beberapa plastik dan cat pelumas ini bereaksi.

Gambar 3.3 Mekanisme kerja kompresor TV b. Kondensor

Kondensor digunakan untuk mendinginkan refrigerant bertekanan dan bertemperatur tinggi dan mengubahnya menjadi cairan. Proses pendinginan ini disebut dengan proses kondensasi dimana sejumlah besar panas dilepaskan dari kondensor ke udara pendingin. Untuk memperoleh aliran udara pendinginan yang cukup, kondensor ditempatkan didepan radiator.

Pada kendaraan dengan mesin didepan seperti sedan, kondensor akan memperoleh pendinginan yang lebih baik karena udara dapat mengalir dengan baik. Aliran udara akan bertambah besar pada saat kendaraan bergerak. Lain halnya dengan kendaraan jenis minibus dimana mesin ditempatkan dibawah tempat duduk depan. Kondensor pada minibus dimana mesin ditempatkan dibawah tempat duduk depan. Kondensor pada minibus tidak memperoleh aliran udara sebaik pada pada kendaraan dengan mesin didepan karena aliran udara terhalang oleh bagian depan kendaraan. Agar kondensor memperoleh

commit to user

aliran udara yang cukup, perlu diperhatikan kemampuan kipas (fan kondensor) udara yang cocok sehingga panas yang harus dibuang keudara dapat dialirkan seluruhnya.

Untuk memperbaiki kapasitas pendinginan dan mengurangi berat dan ukuran kondensor, beberapa tipe baru kondensor telah dikembangkan, diantaranya :

Tipe Laluan Tunggal (single pass)

Jenis kondensor ini diilustrasikan pada gambar 3.4, refrigerant

mengalir melewati satu laluan. Kelemahan tipe ini adalah penurunan tekanan yang besar karena kecepatan refrigerant didalam pipa kondensor tinggi.

Gambar 3.4 Kondensor laluan tunggal

a. Evaporator

Proses yang terjadi dalam evaporator adalah proses evaporasi, yaitu penguapan refrigerant fasa cair menjadi fasa uap. Kegunaan evapora tor

berlawanan dengan kondensor, yaitu untuk menyerap panas dari ruangan yang diinginkan. Panas yang diserap ini digunakan untuk menguapkan refrigerant.

commit to user

23

Penyerapan panas terjadi ketika udara dilewatkan melalui bagian luar

evaporator yang dilengkapi dengan sirip-sirip dari alumunium.

Evaporator terdiri dari tiga tipe, yaitu:

1. Tipe Plate Fin

2. Tipe Serpentine Fin

3. Tipe Drawn Cup

Kontuksi berbagai tipe evaporator dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah ini.

Gambar 3.5 Berbagai tipe evaporator b. Katup Ekspansi

Setelah melewati receiver, cairan refrigerant dialirkan ke katup ekspansi yang mengakibatkan penurunan tekanan yang juga diikuti oleh penurunan temperatur. Refrigerant pada tekanan dan temperatur rendah ini berada dalam keadaan dua fasa, cair dan uap. Terdapat dua jenis katup ekspansi, yaitu tipe tekanan tetap (constant pressure) dan tipe sensor panas

commit to user

(thermal= thermostatic). Katup ekspansi tipe thermal yang banyak digunakan

pada sistem AC mobil.

Perlu dijelaskan bahwa hampir seluruh AC mobil menggunakan katup ekspansi sebagai alat untuk menurunkan tekanan. Belum ada AC mobil yang menggunakan pipa kapiler. Pertimbangan penggunaan katup ekspansi adalah kondisi operasi kendaraan yang berubah-ubah. Salah satu perubahan kondisi operasi kendaraan adalah kecepatan putar mesin yang bervariasi. Pada sistem AC mobil dengan kompresor yang digerakkan langsung oleh mesin melalui kopling magnetik, perubahan pitaran mesin akan mengakibatkan putaran kompresor.

Jika digunakan pipa kapiler, perubahan laju aliran refrigerant akibat perubahan putaran kompresor tersebut tidak dapat dikontrol sehingga kondisi

refrigerant keluar eva porator tidak dapat dikontrol. Lain halnya jika

digunakan katup ekspansi yang dilengkapi dengan sensing bulb dimana laju aliran refrigerant dapat dikontrol sehingga kondisi refrigerant selalu dalam keadaan super panas. Dengan demikian penggunaan katup ekspansi dapat mencegah terjadinya kerusakan kompresor akibat masuknya refrigerant cair.

Katup ekspansi akan mengatur jumlah refrigerant yang mengalir didalam sistem. Jumlah aliran refrigerant disesuaikan dengan beban panas

evaporator. Pengaturan aliran ini dilakukan dengan cara mengatur bukaan

celah katup sesuai dengan temperatur refrigerant keluat evaporator.

Pada beban pendinginan tinggi (temperatur pada ruangan tinggi), tekanan uap pada keluaran evaporator tinggi. Akibatnya temperatur dan tekanan pada sensing bulb juga tinggi. Selanjutnya uap bertekanan tinggi didalam sensing bulb akan menekan katup kebawah sehingga katup terbuka lebar, memungkinkan refrigerant mengalir lebih banyak. Sebaliknya ketika beban pendinginan rendah, katup akan membuka sedikit sehingga aliran

commit to user

25

Gambar 3.6 Katup ekspansi

3.2.2 Peralatan yang digunakan

a. Termometer

Termometer yang digunakan dalam perancangan ini adalah termometer digital, yang berfungsi untuk mengukur temperatur.

Gambar 3.7 Termometer

b. Manifold gauge, berfungsi untuk mengetahui tekanan dan mengatur aliran

refrigerant serta memvakum dan mengisi refrigerant.

commit to user

c. Flaring and seaging, untuk memperbesar diameter ujung pipa.

Gambar 3.9 Flaring and seaging

d. Leak detector, untuk mengetahui kebocoran pipa.

Gambar 3.10 Leak Detector

e. Pembengkok pipa, untuk membengkokkan pipa.

Gambar 3.11 Pembengkok Pipa

f. Kunci inggris, untuk mengunci atau membuka baut atau nut pipa

Gambar 3.12 Kunci Inggris

g. Tube cutter, untuk memotong pipa

commit to user

27

h. Kunci pentil, untuk memutar pentil agar lebih erat (tidak bocor) serta membuka pentil.

i. Pompa vakum, digunakan untuk mengosongkan refrigerant dari sistem sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air.

Gambar 3.14 Pompa vakum

3.3 Pengosongan dan Pengisian Refrigerant

3.3.1 Garis Besar Kerja

a) Mengosongkan refrigerant pada sistem AC hingga gauge manifold tekanan rendah menunjukkan -0,1 Mpa (750 mmHg atau 29 inHg) (kevakuman). b) Menutup kedua keran tekanan tinggi dan tekanan rendah pada gauge

manifold.

c) Membiarkan sistem seperti apa adanya. d) Mengamati penunjukkan gauge manifold.

e) Jika gauge manifold menunjukkan penurunan kevakuman, lakukan pemeriksaan kebocoran dan lakukan perbaikan.

f) Kembali ke langkah memulai pengosongan.

g) Mengisi sistem dengan refrigerant hingga tekanan pada gauge manifold

mencapai 0,1 Mpa (1 kgf/cm2 atau 14 psig).

h) Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan rendah dari siklus refrigerasi.

i) Memeriksa seluruh sambungan dengan detektor kebocoran. j) Mengisi sistem dengan jumlah refrigerant yang sesuai.

commit to user

k) Ketika kondisi mesin hidup, pengisian refrigera nt hanya melalui sisi tekanan rendah.

l) Setelah system terisi dengan refrigerant dalam jumlah yang sesuai spesifikasi, jalankan kompresor selama 10 menit atau lebih pada kecepatan mesin idle. m) Setelah periode Running in matikan AC, matikan mesin kendaraan, kemudian

periksa jumlah oli pada kompressor malalui sight glass kompresor. Garis permukaan oli harus tampak pada sight glass.

commit to user

29

3.3.2 Pengosongan / Pemvakuman Sistem AC

a) Memasang selang tengah gauge manifoldinlet pompa vakum.

b) Membuka kedua keran tekanan tinggi (HI) dan tekanan rendah (LO) lalu jalankan pompa vakum. Jika gauge tekanan rendah dan tekanan tinggi menunjukkan angka yang berada dalam daerah pemvakuman, berarti tidak ada sumbatan pada siklus refrigerasi.

c) Melakukan pemvakuman hingga gauge tekanan rendah menunjukkan angka -0,1 Mpa (750 mmHg) atau lebih kecil, kemudian tutup kedua keran dan matikan pompa vakum.

d) Biarkan sistem pada kondisi ini selama lebih dari 5 menit. Setelah itu amati penunjukkan gauge manifold, jika tidak ada perubahan pada penunjukkannya, lanjutkan ke langkah pengisian refrigerant.

e) Jika penunjukkan gauge manifold berubah, lakukan pemeriksaan kebocoran dan lakukan perbaikan jika perlu. Setelah itu kembali kelangkah mulai pengosongan.

commit to user 3.3.3 Pengisian Refrigerant

a) Setelah selesai melakukan pemeriksaan kebocoran, buka keran tekanan tinggi dan tutup keran tekanan rendah. Lakukan pengisian dengan cara ini hingga pengisian menjadi sukar.

b) Jika pengisian menjadi sukar, tutup kedua keran, hidupkan mesin kendaraan dan lakukan pengisian sebagai berikut:

· Menjalankan mesin pada kecepatan idle dan hidupkan sistem AC. · Membuka keran tekanan rendah dan pastikan keran tekanan tinggi

dalam keadaan tertutup.

· Mengisikan sistem dengan gas refrigerant melalui sisi tekanan rendah. Jangan pernah mengisikan refrigerant cair melalui sisi tekanan rendah karena dapat merusak bagian dalam kompresor

c) Setelah selesai melakukan pengisian, pastikan gauge manifold menunjukkan nilai yang sesuai standar.

d) Melepaskan selang-selang pengisian dari kompresor dan tutup kembali kedua

service valve kompresor.

commit to user

31

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Beban Pendingin

4.1.1. Beban Kalor dari Luar Ruangan (Outdoor Load)

a) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Kaca Jendela.

Beban kalor dari sinar matahari secara langsung, terjadi karena proses penyerapan dan transmisi sinar matahari kedalam ruangan yang dikondisikan melalui kaca.

Persamaan yang digunakan adalah (Stoecker WF - Jerold W Jones, 1989, hal 71)

Dimana :

Q rad kaca = Efek radiasi matahari yang melewati kaca (W)

SHGF max = Faktor perolehan kalor matahari untuk kaca(W/m)

SC = Shading Coefficient (koefisien peneduhan)

A = Luas Penampang (m2)

b) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Dinding atau Atap

Laju perpindahan kalor melalui dinding atau atap dinyatakan dengan persamaan (Heating and Cooling of Buildings, Jan F.Kreider - Ari Rabl, hal 313) :

Dimana :

Q kond fiber = Efek radiasi matahari yang melewati fiber (W) U = Koefisien transfer kalor (W/m2.K)

To = Temperatur luar kabin (K) Ti = Temperatur dalam kabin (K)

commit to user

4.1.2. Beban Kalor dari Dalam Ruangan ( Indoor Load )

Terjadinya peningkatan panas sensibel dan laten pada suatu ruangan dapat disebabkan oleh faktor internal dari ruangan tersebut. Faktor internal tersebut meliputi :

a) Beban Kalor dari Penghuni Ruangan

Kalor yang dikeluarkan akibat dari metabolisme tubuh manusia dipengaruhi oleh aktifitas manusia dan temperatur ruang tersebut. Besarnya beban kalor ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini (Stoecker WF

dan Jerold W Jones, 1982 : 69)

dengan :

Perolehan kalor dari penghuni(W).

CLF = Faktor-faktor beban perolehan kalor sensibel dari orang. Untuk penghuni beban laten, CLF dapat dianggap sama dengan 1,0.

4.1.3. Hasil Perhitungan Beban Pendingin

a) Beban Kalor dari Luar Ruangan (Outdoor Load)

1) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Kaca Depan Mobil

Dimana : SC = 0,7 A = 5 m2 SHGFmax = 870 W/m2 CLF = 1

commit to user

33

2) Beban Kalor dari Sinar Matahari Melalui Dinding atau Atap

Dimana :

U = 1,4195 W/(m2.K)

A = 6 m2

To – Ti = 14 K

b) Beban Kalor dari Dalam Ruangan ( Indoor Load ) Beban Kalor dari Penghuni Ruangan

Dimana :

Q (Tabel) = 100 W

n (jml org) = 4 CLF = 1

c) Beban Kalor Total = Q evaporator

4.2 Perhitungan Daya Kompresor

Untuk menghitung kapasitas kompresor, dimana :

Dimana :

commit to user

h2 = Entalpi refrigerant keluar kompresor (kJ/kg) ṁ ref = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)

Untuk mendapatkan nilai entalpi, dapat digunakan interpolasi berdasarkan tekanan standar yang terjadi pada suction line dan discharge line.

Tekanan pada suction line = 210 kPa Tekanan pada discharge line = 1500 kPa

Tabel 4.1 Saturation Table R134a spec. Enthalphy ( kJ/kg ) Temp

o C

Pressure

kPa Liquid Latent Gas

-9 208,64 188,02 205,25 393,27 -8 216,93 189,34 204,53 393,87 55 1491,5 279,47 145,68 425,15 56 1528,2 281,06 144,41 425,47 Interpolasi pada suction line

Harga Entalpi :

commit to user

35

Interpolasi pada discharge line

Harga Entalpi :

Suhu :

Dengan menggunakan software coolpack dengan Ta = -8,9 dan Td = 55,23 maka h3 = h4 dapat ditentukan besarnya.

commit to user Sehingga :

4.3 Perhitungan Efek Refrigerasi (RE).

commit to user

37

4.5 Perhitungan Laju Pelepasan Kalor Kondensor (Qc)

4.6 Perhitungan Coefisien Of Performance (COP)

commit to user

Isentropik Kompresor = 76,4% ( Mulyanef, Suryadimal dan Rico Andika, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta, Padang-Indonesia ).

commit to user

39

4.8 Pengujian Alat

4.8.1 Rumus perhitungan secara ideal : 1. Untuk mencari kapasitas pendinginan :

Dimana :

Qevap = Jumlah energi yang diserap di evaporator (Watt) ṁ udara = Laju massa udara (kg/detik)

h1 = Entalpi udara masuk evaporator (kJ/kg) h2 = Entalpi udara keluar evaporator (kJ/kg)

2. Untuk mencari daya kompresor :

Dimana :

Wkomp = Daya kompresor (Watt) V = Tegangan (Volt) I = Arus (Ampere)

s = Slip (%)

3. Untuk mencari COP :

Dimana :

commit to user

Qevap = Kapasitas pendinginan (Watt) Wkomp = Daya kompresor (Watt)

4.8.3 Perhitungan Hasil Uji 1. Perhitungan ṁudara :

commit to user

41

1. Perhitungan Wkomp :

commit to user

43

4.8.4 Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian

1. Analisa antara Beban Pendinginan Hasil Rancangan dengan Kapasitas Pendinginan

Berdasarkan rancangan Beban Pendinginan adalah 3564,238 Watt, dan hasil pengujian didapat hasil Kapasitas Pendinginan untuk Qevap low = 3001,2 Watt, Qevap med = 3457,4 Watt, Qevap hi = 3807,3 Watt.

Dari hasil tersebut, kapasitas pendinginan yang terjadi mampu untuk menyerap beban pendinginan yang terjadi pada kabin sesuai hasil rancangan. 2. Analisa antara Kapasitas Kompresor Rancangan dangan Kapasitas

Kompresor Aktual

Kapasitas kompresor aktual yang diperoleh dari hasil uji adalah 1123,8 W (1,46 hp), sedangkan Daya Kompresor hasil rancangan 1004,5 (1,34 hp).

Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropik yaitu penyimpanan proses kerja teoritis kompresor isentropik perancangan dengan kerja actual yang sebenarnya terjadi.

3. Analisa antara COP rancangan dangan COP hasil pengujian

Hasil COP rancangan adalah 3,5, sedangkan hasil pengujian nilai COP yang didapat 2,7 , 3,1 dan 3,4.

Nilai COP yang dihasilkan saat pengujian lebih kecil dari nilai COP rancangan. Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropic saat kompresor bekerja, sehingga daya kompresor akan lebih besar.

Daya kompresor aktual yang lebih besar dari daya kompresor rancangan dengan memperhitungkan beban pendinginan sebanding dengan kapasitas pendinginan ( beban pendinginan ≈ kapasitas pendinginan ), maka COP aktual akan lebih kecil.

commit to user BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa:

1. Mesin pendingin kendaraan ringan sudah berhasil dirancang, dibuat dan diuji coba unjuk kerjanya.

2. Besarnya beban pendinginan yang rancang adalah untuk 4 orang adalah 3,56

kW. Beban ini mampu diatasi oleh mesin pendingin dimana pada setingan low

besarnya Qevap = 3,0 kW, pada setingan medium Qevap = 3,4 kW, dan pada setingan high Qevap = 3,8 kW.

3. Besarnya daya kompresor yang dirancang sebesar 1,3 hp (ideal) atau 1,46 (aktual) dan dari hasil pengukuran besarnya daya yang dikonsumsi kompresor adalah 1,1 kW.

4. COP rancangan mesin pendingin adalah 3,5 sedangkan dari hasil uji COP pada setingan low adalah 2,7 , pada setingan medium adalah 3,1 dan pada setingan high adalah 3,4.

5.2 Saran

Dalam proyek akhir ini terdapat beberapa ketidaksempurnaan. Diharapkan ke depannya dalam perancangan pengkondisian udara dapat memperhatikan hal-hal detil seperti :

1. Penempatan kisi-kisi yang lebih menunjang kenyamanan yaitu dengan menambah kisi-kisi udara pada samping kanan dan kiri pada dashboard. 2. Harga konduktivitas thermal dari material komposit perlu diteliti lebih

commit to user

45

Demikian yang dapat kami sampaikan, semoga ke depannya laporan ini dapat dijadikan pedoman serta menjadi bermanfaat bagi para pembaca.

commit to user

Wkomp = Daya kompresor (Watt)

4.8.3 Perhitungan Hasil Uji 1. Perhitungan ṁudara :

commit to user 1. Perhitungan Wkomp :

commit to user 4.8.4 Analisa Rancangan dan Data Hasil Pengujian

1. Analisa antara Beban Pendinginan Hasil Rancangan dengan Kapasitas

Pendinginan

Berdasarkan rancangan Beban Pendinginan adalah 3564,238 Watt, dan hasil pengujian didapat hasil Kapasitas Pendinginan untuk Qevap low = 3001,2 Watt, Qevap med = 3457,4 Watt, Qevap hi = 3807,3 Watt.

Dari hasil tersebut, kapasitas pendinginan yang terjadi mampu untuk menyerap beban pendinginan yang terjadi pada kabin sesuai hasil rancangan.

2. Analisa antara Kapasitas Kompresor Rancangan dangan Kapasitas

Kompresor Aktual

Kapasitas kompresor aktual yang diperoleh dari hasil uji adalah 1123,8 W (1,46 hp), sedangkan Daya Kompresor hasil rancangan 1004,5 (1,34 hp).

Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropik yaitu penyimpanan proses kerja teoritis kompresor isentropik perancangan dengan kerja actual yang sebenarnya terjadi.

3. Analisa antara COP rancangan dangan COP hasil pengujian

Hasil COP rancangan adalah 3,5, sedangkan hasil pengujian nilai COP yang didapat 2,7 , 3,1 dan 3,4.

Nilai COP yang dihasilkan saat pengujian lebih kecil dari nilai COP rancangan. Hal ini disebabkan adanya efisiensi isentropic saat kompresor bekerja, sehingga daya kompresor akan lebih besar.

Daya kompresor aktual yang lebih besar dari daya kompresor rancangan dengan memperhitungkan beban pendinginan sebanding dengan kapasitas pendinginan ( beban pendinginan ≈ kapasitas pendinginan ), maka COP aktual akan lebih kecil.

commit to user BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa:

1. Mesin pendingin kendaraan ringan sudah berhasil dirancang, dibuat dan diuji coba unjuk kerjanya.

2. Besarnya beban pendinginan yang rancang adalah untuk 4 orang adalah 3,56

kW. Beban ini mampu diatasi oleh mesin pendingin dimana pada setingan low

besarnya Qevap = 3,0 kW, pada setingan medium Qevap = 3,4 kW, dan pada setingan high Qevap = 3,8 kW.

3. Besarnya daya kompresor yang dirancang sebesar 1,3 hp (ideal) atau 1,46 (aktual) dan dari hasil pengukuran besarnya daya yang dikonsumsi kompresor adalah 1,1 kW.

4. COP rancangan mesin pendingin adalah 3,5 sedangkan dari hasil uji COP pada setingan low adalah 2,7 , pada setingan medium adalah 3,1 dan pada setingan high adalah 3,4.

5.2 Saran

Dalam proyek akhir ini terdapat beberapa ketidaksempurnaan. Diharapkan ke depannya dalam perancangan pengkondisian udara dapat memperhatikan hal-hal detil seperti :

1. Penempatan kisi-kisi yang lebih menunjang kenyamanan yaitu dengan menambah kisi-kisi udara pada samping kanan dan kiri pada dashboard. 2. Harga konduktivitas thermal dari material komposit perlu diteliti lebih