Jurna l SMARTe k, Vo l. 8 No . 3. Ag ustus 2010: 203 - 214
re la tif, ke c e p a ta n sirkula si ud a ra m a up un kua lita s ud a ra . Siste m
p e ng ko nd isia n ud a ra ya ng d ip a sa ng ha rus m e m p unya i ka p a sita s
p e nd ing ina n ya ng te p a t d a n d a p a t d ike nd a lika n d a la m p e ng o p e ra sia nnya .
Ka p a sita s p e ra la ta n ya ng d a p a t d ip e rhitung ka n b e rd a sa rka n b e b a n
p e nd ing ina n se tia p sa a t ya ng se na ntia sa b e rub a h-ub a h.
Be b a n p e nd ing ina n se b e na rnya a d a la h jum la h p a na s ya ng d ip ind a hka n
o le h siste m p e ng ko nd isia n ud a ra se tia p wa ktu. Be b a n p e nd ing ina n te rd iri a ta s
p a na s ya ng b e ra sa l d a ri rua ng d a n ta m b a ha n p a na s. Ta m b a ha n p a na s
a d a la h jum la h p a na s se tia p sa a t ya ng m a suk ke d a la m rua ng m e la lui ka c a
se c a ra ra d ia si m a up un m e la lui d ind ing a kib a t p e rb e d a a n te m p e ra tur,
p e ng a ruh p e nyim p a na n e ne rg i p a d a struktur b a ng una n, se rta p e ra la ta n –
p e ra la ta n listrik se p e rti la m p u d a n p e ra la ta n e le ktro nik la innya
Be b a n p e nd ing in ini se c a ra la ng sung a ka n b e rd a m p a k p a d a kine rja
m e sin p e nd ing in o le h ka re na te rka it d e ng a n p e rub a ha n ko nd isi khususnya
te m p e ra tur re frig e ra n p a d a se tia p titik d i d a la m sua tu siste m m e sin p e nd ing in.
Pe ne litia n ini
b e rtujua n untuk
m e ng e ta hui e fe k b e b a n p e nd ing in te rha d a p kine rja siste m m e sin p e nd ing in,
m e lip uti ka p a sita s re frig e ra si, d a ya ko m p re si, ko e fisie n p re sta si C O P d a n
wa ktu p e nd ing ina n d a la m sua tu rua ng p e nd ing in. Se hing g a d iha ra p ka n
p e ng g una a n m e sin p e nd ing in d a p a t le b ih e fe ktif d a n e fisie n.
2. Studi Pusta ka
2.1 Me sin p e nd ing in Me sin
p e nd ing in m e rup a ka n
sa la h sa tu m e sin ya ng m e m p unya i fung si uta m a untuk m e nd ing inka n za t
se hing g a te m p e ra turnya le b ih re nd a h d a ri te m p e ra tur ling kung a n. Ko m p o ne n
uta m a d a ri m e sin p e nd ing in ya itu ko m p re so r, ko nd e nso r, a la t e ksp a nsi d a n
e va p o ra to r, se rta re frig e ra n se b a g a i fluid a ke rja ya ng b e rsirkula si p a d a
b a g ia n-b a g ia n te rse b ut. G a m b a r 1
m e m p e rliha tka n ske m a se d e rha na d a ri m e sin p e nd ing in.
Ko nd e nso r
Eva p o ra to r Ka tup
Eksp a nsi Ko m p re so r
Pe ng e m b una n
P
h
Pe ng ua p a n E
k s
p a
n s
i Ko m p re si
1 2
3
4 3
2
1
4
G a m b a r 1. Ko m p o ne n uta m a d a ri m e sin p e nd ing in d a n d ia g ra m P-h
204
Efe k Be b a n Pe nd ing in te rha d a p Fe rfo rma Siste m Me sin Pe nd ing in Kha iril Anwa r
Siste m ke rja p a d a m e sin p e nd ing in a d a la h se b a g a i b e rikut :
Sa a t re frig e ra n m e ng a lir m e la lui e va p o ra to r, p e rp ind a ha n p a na s d a ri
rua ng a n ya ng d id ing inka n m e nye b a b ka n re frig e ra n m e ng ua p .
De ng a n m e ng a m b il re frig e ra n p a d a e va p o ra to r se b a g a i vo lum e a tur, d a ri
ke se im b a ng a n m a ssa d a n Hukum Te rm o d ina m ika I d i p e ro le h p e rp ind a ha n
p a na s se b e sa r :
kW ……1
h h
m Q
4 1
e
− =
Re frig e ra n m e ning g a lka n e va p o ra to r ke m ud ia n m a suk ke c o m p re sso r.
Se la njutnya re frig e ra n d iko m p re si hing g a te ka na n d a n te m p e ra turnya b e rta m b a h
ting g i. Dia sum sika n tid a k a d a p e rp ind a ha n p a na s d a ri d a n ke
ko m p re so r. De ng a n m e ne ra p ka n ke se im b a ng a n m a ssa d a n la ju e ne rg i
Hukum Te rm o d ina m ika I p a d a vo lum e a tur ya ng m e ling kup i ko m p re so r,
d id a p a t d a ya ko m p re sso r ya itu:
1 2
h h
m P
− =
kW ……… 2 Ke m ud ia n, re frig e ra n m e ng a lir m e la lui
ko nd e nso r, d im a na re frig e ra n m e ng e m b un d a n m e m b e rika n p a na s ke
ud a ra se kita r ya ng le b ih re nd a h te m p e ra turnya . Untuk vo lum e a tur
m e ling kup i re frig e ra n d i ko nd e nso r, la ju p e rp ind a ha n p a na s d a ri re frig e ra n
a d a la h : h
h m
Q
3 2
c
− =
……………3 Akhirnya , re frig e ra n p a d a sta te 3 m a suk
a la t e ksp a nsi d a n b e re ksp a nsi ke te ka na n e va p o ra to r. Te ka na n re frig e ra n
turun d a la m e ksp a nsi ya ng ire ve rsib e l d a n d ib a re ng i d e ng a n a d a nya
ke na ika n e ntro p y je nis. Re frig e ra n ke lua r ka tup e ksp a nsi p a d a titik 4 ya ng
b e rup a fa se c a m p ura n ua p -c a ir. Kua lita s ua p ya ng te rka nd ung p a d a titik
4 d a p a t d ic a ri d e ng a n p e rsa m a a n :
4 f 4
1 fg 4
h h
x h
− =
…………. 4 h
f4
= Enta lp hy sp e sifik c a ira n je nuh
kJ kg h
fg
= Enta lp hy sp e sifik
c a m p ura n c a ira n d e ng a n ua p kJ kg
h
fg
= hg - hf h
g
= Enta lp hy sp e sifik ua p je nuh
kJ kg Se c a ra the rm o d ina m ika b e sa rnya
p e rp ind a ha n p a na s ya ng te rja d i p a d a p ip a ka p ile r d i m e sin p e nd ing in, ya itu :
h h
m Q
4 3
− =
kW ……….5 h
3
= Enta lp y sp e sifik re frig e ra n m a suk p ip a ka p ile r kJ kg
h
4
= Enta lp y sp e sifik re frig e ra n ke lua r p ip a ka p ile r kJ kg
Ko e fisie n p re sta si C O P d a ri siklus ua p sta nd a r :
C O P = Q e P ...........................6 2.2 Titik Ke se tim b a ng a n Ko m p re so r d a n
Pip a Ka p ile r Ko m p re so r d a n Pip a Ka p ile r,
p a d a ke a d a a n ste d i ha rus sa m p a i p a d a te ka na n isa p d a n b ua ng te rte ntu, ya ng
m e nye b a b ka n la ju a lira n m a ssa ya ng sa m a m e la lui ko m p re so r d a n Pip a
Ka p ile r. Ke a d a a n ini d ise b ut titik ke se tim b a ng a n. Te ka na n ko nd e nso r
d a n e va p o ra to r a d a la h te ka na n je nuh p a d a te m p e ra tur ko nd e nso r d a n
e va p o ra to r te rse b ut. G a m b a r 2 m e nunjukka n va ria si la ju a lira n m a ssa
d e ng a n te ka na n e va p o ra to r m e la lui ko m p re so r d a n Pip a Ka p ile r untuk tig a
nila i te m p e ra tur ko nd e nso r ya kni, 30, 40 d a n 50
°
C . [14] 205
Jurna l SMARTe k, Vo l. 8 No . 3. Ag ustus 2010: 203 - 214
G a m b a r 2. Hub ung a n la ju a lira n m a ssa re frig e ra n m e le wa ti
ko m p re sso r d a n p ip a ka p ile r te rha d a p te m p e ra tur
e va p o ra to r d a n ko nd e nso r A, B, d a n C a d a la h titik
se tim b a ng
La ju a lira n m a ssa m e la lui ko m p re so r b e rkura ng jika ra sio te ka na n
m e ning ka t ka re na e fisie nsi vo lum e trik d a ri ko m p re so r b e rkura ng d e ng a n
p e ning ka ta n ra sio te ka na n. Ra sio te ka na n m e ning ka t ke tika te ka na n
e va p o ra to r b e rkura ng a ta u te ka na n ko nd e nso r m e ning ka t. Ka re na nya , la ju
a lira n m a ssa m e la lui ko m p re so r b e rkura ng d e ng a n p e ning ka ta n p a d a
te ka na n ko nd e nso r d a n a ta u d e ng a n p e nuruna n te ka na n e va p o ra to r.
Be d a te ka na n m e le wa ti p ip a ka p ile r itu a d a la h g a ya p e ng g e ra k b a g i
re frig e ra n untuk m e ng a lir se p a nja ng siste m , ka re na nya la ju a lira n m a ssa
m e la lui p ip a ka p ile r m e ning ka t se iring p e ning ka ta n b e d a te ka na n ya ng
m e linta sinya . De ng a n d e m ikia n la ju a lira n m a ssa m e la lui p ip a ka p ile r
m e ning ka t se iring p e ning ka ta n te ka na n ko nd e nso r d a n a ta u p e ng ura ng a n
te ka na n e va p o ra to r. Va ria si la ju a lira n m a ssa m e la lui p ip a ka p ile r d itunjukka n
untuk tig a te m p e ra tur ko nd e nso r, ya kni, 30, 40 d a n 50
°
C se p e rti p a d a G a m b a r 3 Ini a d a la h ke b a lika n d a ri p e ng a ruh
te ka na n d i la ju a lira n m a ssa ko m p re so r. Ka re na nya , untuk sua tu nila i te ka na n
ko nd e nso r te rte ntu, a d a sua tu nila i ya ng te rb a ta s d a ri te ka na n e va p o ra to r d i
m a na la ju a lira n m a ssa m e la lui ko m p re so r d a n e va p o ra to r a d a la h
sa m a .
Te ka na n ini a d a la h titik ke se tim b a ng a n d i m a na siste m a ka n
d id a p a t d a la m ke a d a a n ste d i. Se hing g a , untuk sua tu te m p e ra tur
ko nd e nso r, te rd a p a t nila i te rte ntu d a ri te m p e ra tur e va p o ra to r d i m a na titik
ke se tim b a ng a n a ka n te rja d i. G a m b a r 2 m e nunjukka n tig a titik ke se tim b a ng a n A,
B d a n C untuk ke tig a te m p e ra tur ko nd e nso r. Titik ke se tim b a ng a n ini te rja d i
p a d a te m p e ra tur e va p o ra to r d a ri Te ,A ,Te ,B d a n Te ,C . Di sini te rliha t b a hwa
te m p e ra tur e va p o ra to r p a d a titik ke se tim b a ng a n m e ning ka t d e ng a n
p e ning ka ta nte m p e ra tur ko nd e nso r.
Pe ng a ruh Da ri va ria si b e b a n Situa si ya ng d ig a m b a rka n d i
a ta s te rja d i d a la m ke a d a a n ste d i. Ba g a im a na p un, d a la m p ra kte k b e b a n
re frig e ra si d a p a t b e rva ria si ka re na b e b e ra p a p e rtim b a ng a n, se p e rti va ria si
te m p e ra tur se ke liling d ll. Ha l te rse b ut a d a la h m ung kin untuk b e b a n m e nja d i
m e ning ka t a ta u b e rkura ng . Va ria si b e b a n ini m e m p e ng a ruhi
p e ng o p e ra sia n ko m p re so r d a n p ip a ka p ile r d a n m e m p e ng a ruhi titik
ke se tim b a ng a nnya .
Pe ning ka ta n b e b a n re frig e ra si Jika b e b a n re frig e ra si
m e ning ka t, a d a ke c e nd e rung a n te m p e ra tur e va p o ra to r a ka n m e ning ka t
p ula ka re na la ju p e ng ua p a n ya ng ting g i. Ha l ini d itunjukka n p a d a g a m b a r
3 untuk te m p e ra tur ko nd e nso r 40
°
C .
206
Efe k Be b a n Pe nd ing in te rha d a p Fe rfo rma Siste m Me sin Pe nd ing in Kha iril Anwa r
G a m b a r 3. Efe k va ria si b e b a n p a d a p ip a ka p ile r siste m
re frig e ra si, A: p a d a b e b a n re nd a h, B: Titik De sa in, C :
p a d a b e b a n ting g i
Titik ke se tim b a ng a n untuk b e b a n d e sa in d itunjukka n o le h titik B.
Bila e va p o ra to r m e ne rim a b e b a n ka lo r ya ng b e ra t, a ta u b ila suhu fluid a ya ng
a ka n d id ing inka n c ukup ting g i, te ka na n d a n suhu hisa p a ka n na ik ke titik C .
Pa d a te ka na n hisa p C , ko m p re so r te rse b ut d a p a t m e na rik re frig e ra n le b ih
b a nya k d a ri e va p o ra to r, d a ri p a d a ya ng d a p a t d isup la i o le h p ip a ka p ile r,
se hing g a e va p o ra to r se g e ra m e nja d i ke kura ng a n re frig e ra n ya ng d ise b ut
d e ng a n “ ke la p a ra n” sta rving . Ba g a im a na p un, p e ng o so ng a n
e va p o ra to r tid a k b isa b e rla njut te rus. Siste m a ka n p e rlu b e b e ra p a tind a ka n
ko re ktif ke tika p e rub a ha n ya ng jug a te rja d i d i d a la m ko nd e nso r. Ke tika p ip a
ka p ile r m e m b e ri fe e d re frig e ra n le b ih se d ikit ke p a d a e va p o ra to r, re frig e ra n
te rkum p ul d i d a la m ko nd e nso r.
Akum ula si re frig e ra n d i d a la m ko nd e nso r m e ng ura ng i d a e ra h e fe ktif
d a ri ko nd e nso r untuk p e rp ind a ha n p a na s. La ju p e rp ind a ha n ka lo r
ko nd e nso r d e ng a n p e rsa m a a n ya itu, Q c =Uc .Ac Tc -T
∞
. Jika ko e fisie n p e rp ind a ha n ka lo r Uc d a n T
∞
ko nsta n, ke m ud ia n untuk la ju p e rp ind a ha n ka lo r
ya ng sa m a sua tu p e nuruna n d a la m d a e ra h Ac a ka n m e ng a ra h ke p a d a
te m p e ra tur d a n te ka na n ko nd e nso r ya ng le b ih ting g i Tc . Te rliha t p a d a
g a m b a r 2 d i m a na p e ning ka ta n te m p e ra tur p a d a ko nd e nso r
m e nye b a b ka n p e nuruna n la ju a lira n m a ssa ko m p re so r d a n p e ning ka ta n la ju
a lira n m a ssa p a d a p ip a ka p ile r. Ka re na nya , siste m itu a ka n m e ne m uka n
sua tu titik ke se tim b a ng a n ya ng b a ru p a d a te m p e ra tur ko nd e nso r ya ng le b ih
ting g i. Ke m ung kina n
la in untuk
m e ng e m b a lika n la ju a lira n se im b a ng a d a la h turunnya ko e fisie n p e rp ind a ha n
ka lo r p a d a e va p o ra to r ya ng ke kura ng a n re frig e ra n te rse b ut.
Pe rb e d a a n suhu ya ng le b ih b e sa r ha rus d ib ua t a nta ra fluid a ya ng a ka n
d id ing inka n d a n re frig e ra n d i d a la m e va p o ra to r, d e ng a n c a ra m e nurunka n
te ka na n hisa p ke m b a li ke titik A, d a n p e ng e m b a lia n ke se im b a ng a n a lira n.
Pe nuruna n Be b a n re frig e ra si Jika b e b a n re frig e ra si
b e rkura ng , a d a ke c e nd e rung a n te m p e ra tur e va p o ra to r untuk b e rkura ng ,
ka ta ka nla h ko nd isi A se p e rti ya ng d itunjukka n p a d a g a m b a r 3 Pa d a
ko nd isi ini, p ip a ka p ile r m e m b e ri fe e d re frig e ra n le b ih b a nya k ke p a d a
e va p o ra to r d ib a nd ing ka n ya ng d iisa p ko m p re so r. Ha l ini m e ng a ra h p a d a
a kum ula si c a ira n re frig e ra n d i d a la m e va p o ra to r ya ng m e nye b a b ka n
e va p o ra to r ke b a nya ka n re frig e ra n flo o d ing . Ini d a p a t m e ng a ra h ke p a d a
ko nse kue nsi b e rb a ha ya jika c a ira n re frig e ra n m e lua p sa m p a i ke ko m p re so r
m e nye b a b ka n ha nta m a nslug g ing p a d a ko m p re so r. Ha l ini ha rus
d ihind a rka n b a g a im a na p un, ka re na nya p ip a ka p ile r m e nd a sa rka n siste m
re frig e ra si m e ng g una ka n b e b a n kritis se b a g a i sua tu ukura n ke se la m a ta n.
Be b a n kritis a d a la h sua tu jum la h te rte ntu d a ri re frig e ra n ya ng m a suk ke
207
Jurna l SMARTe k, Vo l. 8 No . 3. Ag ustus 2010: 203 - 214
d a la m siste m re frig e ra si se hing g a d i d a la m p e ristiwa ya ng m ung kin te rja d i
se m ua nya m e ng um p ul d i d a la m e va p o ra to r, d a n ha nya a ka n m e ng isi
e va p o ra to r sa m p a i ke ujung d a n tid a k p e rna h m e lua p d a ri e va p o ra to r ke
ko m p re so r. Flo o d ing e va p o ra to r jug a m e rup a ka n g e ja la se m e nta ra , itu tid a k
b isa b e rla njut d e ng a n ta k te rb a ta s. Siste m te rse b ut ha rus d ia m b il b e b e ra p a
tind a ka n ko re ktif. Di m a na p ip a ka p ile r m e m b e ri fe e d le b ih b a nya k re frig e ra n
d a ri ko nd e nso r, c a ira n te rta ha n p a d a b a g ia n ke lua r ko nd e nso r d a n b e b e ra p a
ua p m a suk ke p ip a ka p ile r. 3.1 Wa ktu d a n te m p a t p e ne litia n
Pe ne litia n ini d ila kuka n se la m a 1 sa tu b ula n, ya itu p a d a b ula n Me i 2009.
Pe ne litia n b e rte m p a t d i La b o ra to rium Te knik Pe nd ing in Jurusa n Te knik Me sin
