4.5.2 Perhitungan Panas Internal
Adapun panas internal yaitu panas dari minuman dan kipas yang terdapat di dalam kotak pendingin.
4.5.2.1 Perhitungan Panas Internal Pada Minuman
Pada pengujian yang dilakukan, digunakan lima buah air mineral masing
– masing bervolum 240 ml. Temperatur air pada kondisi normal diasumsikan sama dengan temperatur kamar yaitu 25 °C.
Temperatur yang ingin dicapai adalah 20°C, sehingga dengan persamaan 2.23 dapat dihitung :
Dengan : Maka,
Untuk lima buah cup, maka kalor yang perlu dikeluarkan adalah :
Jika minuman selama 2 jam sudah mencapai suhu 20 , maka daya
yang dibutuhkan adalah :
4.5.2.2 Perhitungan Panas Internal akibat Kipas Angin
Di dalam kotak pendingin terdapat dua buah kipas yang dapat mengakibatkan adanya tambahan beban panas. Kipas yang digunakan memiliki
efisiensi 65. Untuk menghitung panas dari kipas angin tersebut, dapat digunakan persamaan berikut ini :
= 2 x 2,28 W x 100 - 65 = 1,596 Watt
Jadi dua buah kipas yang terdapat di dalam kotak pendingin menghasilkan 1,596 Watt yang dapat menambah beban panas di dalam kotak pendingin.
4.6 Perhitungan Psikometrik di dalam kotak pendingin
Adapun data – data yang dibutuhkan dalam menghitung entalpi yang
ada di dalam kotak pendingin dengan contoh tanggal pengujian sesuai dengan tanggal perhitungan sebelumnya yaitu pada tanggal 6 Januari 2015 jam 10:00
dapat dilihat pada tabel 4.12 : Tabel 4.12 Data
– data Psikometrik Kotak Pendingin 6 Januari 2015
Data - data Psikometrik Kotak Pendingin Simbol Nilai
Satuan
Banyaknya pembukaan kotak pendingin N
1 kali perhari
Kebocoran Udara ketika kotak dibuka μ
0,056 m
3
Kelembaban Relatif Relative Humidity RH
74,2 Temperatur
T 29,74
°C Temperatur Embun DewPt
T
d
24,7 °C
Tekanan Atmosfir P
atm
101325 Pa
Temperatur rata – rata di dalam kotak
T
r
22 °C
Kelembaban Udara Kotak Pendingin Wi
0,0165 kg uapkgudara
Konstanta C1 C1
-5,8002206 x 10
3
Konstanta C2 C2
1,3914993 Konstanta C3
C3 -4,8640239 x 10
-2
Konstanta C4 C4
4,1764768 x 10
-5
Konstanta C5 C5
-1,4452093 x 10
-8
Konstanta C6 C6
6.5458673
Gambar 4.14 Lapisan batas di dalam kotak pendingin Untuk menghitung entalpi sebelum pendinginan di dalam kotak dan
mengetahui apakah telah terjadi proses pengembunan di dalam kotak atau belum, dapat dilakukan proses perhitungan berdasarkan data tabel 4.12 sebagai
berikut : 1.
Tekanan uap saturasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
2.43 yaitu : Udara awal pada P = 1 atm,
T = 29,74 °C, RH = 74,2 Lapisan batas
Boundary
T = 29,74 °C = 29,74 + 273 = 302,74 K =
=
2. Tekanan parsial uap air pada udara dihitung dengan persamaan 2.42 :
3. Rasio Kelembaban dapat dihitung dengan persamaan 2.40 :
4. Volum spesifik dapat dihitung dengan persamaan 2.45 :
5. Entalpi udara sebelum didinginkan dapat dihitung dengan persamaan 2.47 :
Untuk menghitung entalpi udara setelah didinginkan, selain menggunakan persamaan
– persamaan diatas dapat juga digunakan grafik psikometrik yaitu :
Data yang dibutuhkan adalah temperatur ruangan setelah pendinginan yaitu T
r
= 22 °C dengan rasio kelembaban 0,0165 kg uap air kg udara. Pada proses pendinginan udara kelembaban relatif RH menjadi 100 . Sehingga
udara akan mengembun menjadi butir – butir air yang terdapat di dalam kotak
pendingin.
Gambar 4. 15 Grafik Psikometrik
[2]
Dari grafik diperoleh w = 0,0165 kg uap air kg udara. Entalpi = 64,09 kJkg. Volum spesifik,
, densitas, .
Grafik psikometrik sebelum pendinginan dan sesudah pendinginan yaitu :
Gambar 4.16 Proses pendinginan udara pada grafik psikometrik
w = 0,0165kgkg
T = 22 °C
w
1
= 0,01948 kgkg w
2
= 0,0165 kgkg
29,74 °C 1
2
22 °C 24,8 °C
Dari gambar 4,16 dapat disimpulkan bahwa pada proses pendinginan mulai dari titik 1 sampai titik 2, pengembunan tidak terjadi pada temperatur
29,74 °C sampai 24,8 °C. Pengembunan mulai terjadi ketika temperatur turun sampai temperatur akhir 22°C.
4.7 Perhitungan Panas Sensibel dan Panas Laten
Panas Sensibel udara di dalam kotak pendingin dapat dihitung dengan persamaan 2.48 dengan terlebih dahulu menghitung laju aliran udara yang
masuk dengan persamaan 2.50 berdasarkan tabel 4.12 yaitu :
Dimana : N = 1 kali perhari yaitu kotak pendingin hanya dibuka satu kali sebelum pengujian untuk memeriksa dan mengelap kotak pendingin.
= 0,056 m
3
yang dihitung dari volum bukaan kotak pendingin yaitu
Panas Sensibel dapat dihitung dengan persamaan 2.48 :
Panas Laten dapat dihitung dengan persamaan 2.49 :
Dari perhitungan diatas, nilai dari panas sensibel dan laten sangat kecil, panas sensibel dan laten biasanya terjadi karena adanya infiltrasi ataupun
ventilasi udara. Dari nilai panas sensibel dan laten yang sangat kecil maka dapat diasumsikan bahwa kotak pendingin tertutup rapat terisolasi selama
pengujian sehingga infiltrasi kebocoran = 0. Maka beban panas dari infiltrasi dapat diabaikan.
4.8 Perhitungan Panas Total di Dalam Kotak Pendingin dan
COP Sistem
Dari perhitungan yang telah dilakukan diatas, maka laju perpindahan panas total yang harus dipindahkan pada tanggal 6 Januari adalah :
Total panas yang mampu diserap oleh dua buah peltier termoelektrik adalah :
Karena kalor yang mampu diserap oleh peltier lebih kecil dibandingkan kalor yang ada di dalam kotak pendingin, maka temperatur di dalam kotak
akan semakin bertambah tinggi. Nilai dari COP sistem yaitu rasio panas yang harus dikeluarkan dari
dalam kotak dengan daya yang disuplai ke kotak pendingin dapat dihitung dengan persamaan :
Nilai dari COP sistem adalah 0,225, yang berarti kotak pendingin tersebut tidak cukup efektif jika dibandingkan dengan mesin kotak pendingin
yang menggunakan fluida refrigeran.
Dari data pada tabel 4.6, tabel 4.8, dan tabel 4.10, dapat disimpulkan total beban pendingin rata
– rata perhari selama pengujian adalah sebagai berikut :
Tabel 4.13 Beban Pendingin rata – rata perhari
Tanggal ̅̅̅̅̅̅̅̅ Watt
6 Januari 2015 94,346
7 Januari 2015 136,986
9 Januari 2015 150,206
12 Januari 2015 132,726
13 Januari 2015 102,326
14 Januari 2015 136,576
15 Januari 2015 131,036
16 Januari 2015 121,086
17 Januari 2015 141,796
19 Januari 2015 147,566
20 Januari 2015 140,386
21 Januari 2015 71,506
22 Januari 2015 76,466
Dari data yang telah dianalisis di atas, dapat disimpulkan beberapa keunggulan dan kelemahan dari alat kotak pendingin yang telah diuji, yaitu :
Keunggulan :
1. Kotak pendingin menggunakan alatmesin pendingin yaitu
peltierTEC yang tidak menimbulkan bahaya bagi manusia dan lingkungan.
2. Penggunaan panel surya sumber energi yang tidak terbatas sebagai
sumber energi untuk kotak pendingin. 3.
Kotak pendingin didesain ringan sehingga dapat dibawa bersifat mobile.
Kelemahan :
1. Harga yang cukup mahal.
2. COP sistem yang rendah.
3. Tidak efisien jika digunakan di tempat yang panas daerah tropis
karena temperatur lingkungannya sangat memperngaruhi temperatur dingin yang ada di dalam kotak pendingin.
Kategori