Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Objek Penelitian

masalah soaial. Bagaimanakah merancang mesin penyejuk udara berdaya kecil, agar masyarakat kelas ekonomi menengah ke bawah ikut juga menikmati kehadiran mesin mesin penyejuk udara ini? Dengan memahami masih ada kekurangan pada mesin pendingin udara, maka penulis tertantang untuk mendapatkan mesin penyejuk udara yang menggunakan daya rendah namun menghasilkan efisiensi sebanding dengan daya yang dikeluarkan. Berangkat dari persoalan tersebut, penulis melakukan penelitian dengan topik tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

Kebutuhan mesin pendingin ruangan seperti mesin penyejuk udara sekarang ini semakin meningkat. Penggunaan mesin penyejuk udara yang selama ini dipergunakan masih memerlukan daya yang cukup besar. Oleh sebab itu, diperlukan suatu inovasi mesin penyejuk udara yang membutuhkan daya yang rendah, lebih sederhana dan lebih praktis penggunaanya. Bagaimanakah merancang penyejuk ruangan yang lebih sederhana dan berdaya rendah untuk menyelesaikan persoalan ini?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah : a. Merancang dan merakit mesin penyejuk udara sederhana yang terdiri dari mesin pendingin dan ice-pack. b. Mengetahui karakteristik mesin pendingin siklus kompresi uap yang dipergunakan di dalam mesin penyejuk udara, meliputi : besarnya nilai COP actual , COP ideal dan efisiensi. c. Mengetahui lamanya waktu suhu udara berada dibawah 25 o C dengan berbagai variasi Ice Pack.

1.4 Batasan Masalah

Batasan batasan yang diambil dalam pembuatan mesin penyejuk udara, yaitu : a. Mesin penyejuk udara terdiri atas mesin pendingin yang bekerja dengan siklus kompresi uap dan ice-pack. b. Komponen utama mesin siklus kompresi uap meliputi kompresor, evaporator, kondensor, dan pipa kapiler. c. Daya kompresor yang dipergunakan sebesar 18 HP, ukuran komponen utama yang lain, besarnya menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor. d. Komponen utama siklus kompresi uap yang dipakai pada mesin pendingin merupakan komponen standar yang ada di pasaran. e. Fluida kerja dari siklus kompresi uap adalah R134a. f. Mesin penyejuk udara mempergunakan ice pack yang didapat di pasaran, dengan berat 0,2 kg dan ukuran 25 cm x 14 cm x 1,5 cm. g. Mempergunakan kipas angin berdaya 30 watt. h. Ukuran ruang pendingin : 60 cm x 50 cm x 45 cm PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah : a. Menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang penyejuk udara berdaya listrik rendah. b. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi dalam pembuatan penyejuk udara bagi para pembuat. c. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai acuan bagi para peneliti lain untuk dapat merancang mesin penyejuk udara dengan kemampuan kerja yang lebih baik. d. Dihasilkan teknologi tepat guna berupa mesin penyejuk udara berdaya listrik rendah. 5 BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori 2.1.1 Prinsip kerja mesin pendingin Mesin pendingin adalah peralatan yang berfungsi untuk memindahkan kalor dari dalam ruangan ke luar ruangan atau menyerap kalor dari lingkungan bersuhu rendah kemudian dipindahkan ke lingkungan bersuhu tinggi. Mesin pendingin yang mempergunakan siklus kompresi uap mempunyai komponen utama yang terdiri dari empat bagian yaitu : kompresor, evaporator, kondensor, dan katup ekspansi atau pipa kapiler. Fluida yang dipergunakan pada siklus kompresi uap dinamakan dengan refrigeran. Gambar 2.1 menunjukkan prinsip dasar kerja mesin pendingin. Gambar 2.1 Prinsip kerja mesin pendingin PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Mesin pendingin telah digunakan dalam banyak hal. Diantaranya sebagai pengawet bahan makanan kulkas, freezer , cold storage , dll , pengawet minuman show case , kulkas, dll, pengkondisi udara ruangan AC, water chiller , dll dan pembuat es ice maker . Dengan berkembangnya informasi dan teknologi sekarang ini, manusia telah merasakan dampak positif dari teknologi mesin pendingin

2.1.2 Siklus Kompresi Uap

Dari sekian banyak jenis sistem refigerasi, yang paling umum digunakan adalah refrigerasi dengan sistem kompresi uap. Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor dan pipa kapiler atau katup expansi. Rangkaian komponen utama siklus kompresi uap digambar pada Gambar 2.2 dan siklus kompresi uap pada diagram P.h disajikan pada Gambar 2.3, pada diagram T-s pada Gambar 2.4. Gambar 2.2 Rangkain Utama Komponen Siklus Kompresi Uap Kondensor Kompresor Pipa Kapiler 1 2 3 4 Evaporator Q out W in Q in Pada siklus kompresi uap, di evaporator refrigeran akan ‘menghisap’ kalor dari dalam ruangan sehingga kalor tersebut akan menguapkan refrigeran. Kemudian uap refrigeran ditekan oleh kompresor hingga mencapai tekanan kondensor, dalam kondensor uap refrigeran dikondensasikan sehingga fase refrigeran berubah wujud cair dengan cara membuang kalor dari uap refrigeran ke lingkungannya. Kemudian refrigeran akan diturunkan tekanannya oleh pipa kapiler, sehingga fasenya berubah dari cair menjadi campuran cair dan gas dan diteruskan kembali ke dalam evaporator. Pada Gambar 2.2, Gambar 2.3 dan Gambar 2.4, Q in adalah besarnya kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran. Q out adalah besarnya kalor yang dilepas kondensor ke lingkungan karena suhu refrigeran didalam kondensor lebih tinggi dari suhu lingkungan. Proses penguapan berlangsung di evaporator secara isobar tekanan sama dan isotermal suhu sama sedangkan W in adalah kerja kompresor persatuan massa refrigeran. Gambar 2.3 Siklus Kompresi Uap Diagram P- h P 1 3 1 2 4 1a 2a 3a P h h 3= h 4 h 1 h 2 Te ka na n Entalpi W in Q in Q out Gambar 2.4 Siklus Kompresi Uap pada Diagram T-s Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap terjadi pada Gambar

2.3 dan Gambar 2.4 adalah a proses kompresi, b proses desupa heating, c

proses kondensasi, d proses pendingin lanjut, e proses penurunan tekanan, f proses penurunan tekanan, g proses pemanasan lanjut. a. Proses kompresi 1-2 Proses kompresi dilakukan oleh kompresor terjadi pada tahap 1 – 2 dan berlangsung secara isentropik adiabatik isoentropi atau entropi konstan.. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah gas panas lanjut bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar kompresor pun meningkat. b. Proses penurunan suhu gas panas lanjut menjadi gas jenuh proses 2-2a 3 1 2 4 1a 2a 3a T S Q out W in Q in Te mper atur Entropi PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Proses pendinginan dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap 2 – 2a. Proses ini juga dinamakan desupa heating. Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir dari refrigeran ke lingkungan karena suhu refrigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan. c. Proses kondensasi 2a-3a Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-3a berlangsung di dalam kondensor. Pada proses ini gas jenuh mengalami perubahan fase menjadi cair jenuh. Proses berlangsung pada suhu dan tekanan tetap. Pada proses ini terjadi aliran kalor dari kondensor ke lingkungan karena suhu kondensor lebih tinggi dari suhu udara lingkungan. d. Proses pendinginan lanjut 3a – 3 Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 3a – 3. Proses pendinginan lanjut merupakan proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini diperlukan agar kondisi refrigeran yang keluar dari kondensor benar – benar berada dalam fase cair, untuk memudahkan mengalir di dalam pipa kapiler. e. Proses penurunan tekanan 3-4 Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3 –4 berlangsung di pipa kapiler secara isoentalpi entalpi sama. Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami penurunan tekanan dan suhu. Sehingga suhu dari refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa berubah dari cair menjadi fase campuran cair dan gas. f. Proses penguapan 4 – 1a Proses evaporasi terjadi pada tahap 4 – 1a. Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar tekanan sama dan isotermal suhu sama. Dalam fasa campuran cair dan gas, refrigeran yang mengalir ke evaporator menerima kalor dari lingkungan, sehingga akan mengubah seluruh fasa fluida dari refriegeran berubah menjadi gas jenuh. g. Proses pemanasan lanjut 1a – 1 Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 1a – 1. Proses ini merupakan proses dimana uap refrigeran yang meninggalkan evaporator akan mengalami pemanasan lanjut sebelum memasuki kompresor. Hal ini di maksudkan agar kondisi refrigeran benar-benar dalam keadaan gas agar proses kompresi dapat berjalan dengan baik dan kerja kompresor menjadi ringan.

2.1.3 Perhitungan pada Siklus Kompresi Uap

Diagram tekanan entalpi siklus kompresi uap dapat digunakan untuk menganalisa unjuk kerja mesin pendingin kompresi uap yang meliputi kerja kompresor, energi yang dilepas kondensor, energi yang diserap evaporator, COP aktual , COP ideal , efisiensi dan laju aliran massa refrigeran. a. Kerja kompresor W in Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada diagram P-h titik 1-2 dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.1 1 2 h h W in   2.1 Pada Persamaan 2.1 : W in : kerja kompresor persatuan massa refrigeran kJkg. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI h 1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor kJkg. h 2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor kJkg. b. Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondensor Q out Energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepaskan oleh kondensor merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3, perubahan tersebut dapat dihitung dengan Persamaan 2.2 : 3 2 h h Q out   2.2 Pada Persamaan 2.2 : Q out :energi kalor yang dilepaskan kondensor persatuan massa refrigeran kJkg. h 2 : nilai entalpi saat masuk kondensor kJkg. h 3 : nilai entalpi refrigeran keluar kondensor atau masuk pipa kapiler kJkg c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator Q in Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi pada titik 4-1, perubahan entalpi tersebut dapat dihitung dengan Persamaan 2.3 : 4 1 h h Q in   2.3 Pada Persamaan 2.3 : Q in : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran kJkg ℎ 1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor kJkg ℎ 4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi saat keluar dari pipa kapiler. Karena proses pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi yang tetap maka nilai ℎ 4 = ℎ 3 kJkg. d. Koefisien prestasi Coefficient of Performance aktual COP aktual Koefisien prestasi siklus kompresi uap standar adalah perbandingan antara panas yang disetiap evaporator dengan kerja yang yang diberikan evaporator. Energi kalor persatuan massa yang diserap evaporator dibagi kerja kompresi, dapat dihitung dengan Persamaan 2.4 : 1 2 4 1 h h h h W Q COP in in a ktua l     2.4 Pada Persamaan 2.4 : Q in : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran kJkg. W in : kerja kompresor persatuan massa refrigeran kJkg. h 1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat masuk kompresor kJkg. h 2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor kJkg. ℎ 4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi saat keluar dari pipa kapiler. Karena proses pada pipa kapiler berlangsung pada entalpi yang tetap maka nilai ℎ 4 = ℎ 3 kJkg. e. Koefisien prestasi ideal Coefficient Of Performance ideal COP ideal Koefisien prestasi ideal pada siklus kompresi uap standar dapat dihitung dengan Persamaan 2.5 berikut ini : eva p cond eva p idea l T T T COP   2.5 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Pada Persamaan 2.5 : COP ideal : Koefisien prestasi ideal T cond : suhu mutlak kondensor K. T evap : suhu mutlak evaporator K. f. Efisiensi mesin kompresi uap η Efisiensi mesin kompresi uap dapat dihitung dengan Persamaan 2.6 100   idea l a ktua l COP COP  2.6 Pada Persamaan 2.6 : COP actual :Koefisien prestasi aktual mesin kompresi uap. COP ideal :Koefisien prestasi ideal mesin kompresi uap. g. Daya Kompresor Mesin P Daya untuk kompresor dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.7 : P = V × I 2.7 Pada Persamaan 2.7 : P : daya kompresor Jdet. V : voltage volt. I : arus listrik kompresor A. h. Laju Aliran Massa Refrigeran ṁ Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan 2.8 : PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 1000     in W V I m 2.8 Pada Persamaan 2.8 : ṁ : laju aliran massa refrigeran kgs. I : arus listrik A. V : voltage volt. W in : kerja yang dilakukan kompresor Jkg.

2.1.4 Komponen Komponen Siklus Kompresi Uap

Komponen utama dari mesin dengan siklus kompresi uap terdiri dari kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler. Komponen tambahan mesin siklus kompresi uap terdiri dari filter, thermostat dan kipas.

2.1.4.1 Kompresor

Kompresor adalah unit mesin pendingin siklus kompresi uap yang berfungsi untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit mesin pendingin. Dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran, kompresor dapat dikalsifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu : a. Kompresor Open Unit open type compresor Pada jenis kompresor ini letak kompresor terpisah dari tenaga penggeraknya. Masing-masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Tenaga penggerak kompresor umumnya motor listrik. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol keluar, sebuah puli dari luar dipasang pada ujung poros tersebut. Melalui belt puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya. Karena PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ujung poros engkol keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi perapat agar refrigeran tidak bocor keluar. Gambar 2.5 Kompresor open type Sumber: https:hvactutorial.files.wordpress.com201203bitzer-open-type- reciprocating-compressor.jpg b. Kompresor Sentrifugal Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah menjadi tekanan potensial. Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft rotor, dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk diubah menjadi tekanan yang bertambah. c. Kompresor Scroll Prinsip kerja dari kompresor scroll adalah menggunakan dua buah scroll pusaran. Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada orbit. Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan dikeluarkan melalui saluran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll tersebut. Gambar 2.6 Kompresor scroll Sumber: https:setuabadiacpart.files.wordpress.com201603compresor-ac- 11.jpg?w=243 d. Kompresor Sekrup Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan kompresor dari ujung yang lain. Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa sehingga uap mengalir kedalam. Nilai putaran terus berlanjut, refrigeran yang terkurung digerakan mengelilingi rumah kompresor. Pada putaran selanjutnya terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina, sehingga memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui saluran buang. e. Kompresor Semi Hermatik Pada kontruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah. Untuk menggerakan kompresor poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung. Gambar 2.7 Kompresor semi hermatik Sumber:http:2.bp.blogspot.comsl8_Yn4HlMwVUL38Y158BIAAAAAAAAT 8xjnMKDKCqLgs1600pkl.png f. Kompresor Hermatik Pada dasarnya, kompresor hermetic hampir sama dengan semi-hermetik, perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah baja kompresor dengan stator motor penggeraknya. Pada kompresor hermetic dipergunakan sambungan las sehingga rapat udara. Pada kompresor semi-hermetik dengan rumah terbuat dari besi tuang, bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih dapat dibuka. Sebaliknya dengan kompresor hermetic, rumah kompresor dibuat dari baja dengan pengerjaan las, sehingga baik kompresor maupun motor listriknya tak dapat diperiksa tanpa memotong rumah kompresor. Gambar 2.8 Kompresor Hermatik Sumber : http:1.bp.blogspot.com.36s9y8S7r2EVvlima0f2vIAAAAAAAAAQcDXFiO6 aafVos1600logo4.jpg

2.1.4.2 Kondensor

Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas refrigeran pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis kondensor yang banyak digunakan pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin udara. Kondensor seperti ini memiliki bentuk yang sederhana dan tidak memerlukan perawatan khusus. Saat mesin pendingin bekerja, kondensor akan terasa hangat bila dipegang. Agar proses perubahan wujud yang diinginkan ini dapat terjadi, maka kalor atau panas yang ada dalam gas refrigeran yang bertekanan tinggi harus dibuang keluar dari sistem. Kondensor mempunyai fungsi melepaskan panas yang diserap refrigeran di evaporator dan kerja kompresor selama proses kompresi. Dilihat dari sisi media yang digunakan kondensor dapat dibedakan 2 macam yaitu: a. Kondensor Berpendingin Udara Air Cooled Condenser Air cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan udara sebagai media pendingin. Air cooled codenser mempunyai dua tipe yaitu : 1 Natural Draught condenser 2 force Draught condenser. 1. Natural Draught Condenser Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi bebas atau konveksi alami. Aliran udara berlangsung karenanya adanya beda massa jenis. Pada proses ini ada peralatan tambahan yang dipergunakan untuk menggerakan aliran udara . Kondensor jenis ini dapat ditemui pada kondensor kulkas satu pintu, show case, chest freezer maupun frezeer . PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2.9 Natural Draught Condensor Sumber : https:image.slidesharecdn.comlec-202-28condenser-29-20dis-202011- 130727113717-phpapp02-16041913522995lec- 20228condenser2920dis202011130727113717phpapp02-8- 638.jpg?cb=1461074060 2. Force Draught Condenser Pada tipe ini proses perpindahan kalornya berlangsung secara konveksi paksa. Aliran udara berlangsung karena adanya kipas udara atau blower. Jenis ini ditemui pada mesin kulkas dua pintu maupun pada mesin AC. Gambar 2.10 Force Draught Condensor Sumber: http:www.evapco.eusitesevapco.eufilesimcepmcq_poo.jpg PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI b. Kondensor Berpendingin Air Water Cooled Condenser Water cooled condenser adalah kondensor yang menggunakan air sebagai media pendinginnya. Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi menjadi dua jenis yaitu : 1. Wate Water System Suatu sistem dimana air yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor, diambil dari pusat-pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu air dibuang keluar dan tidak dipergunakan lagi. 2. Recirculating Water System Suatu sistem dimana air yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor dan telah meninggalkan kondensor disalurkan ke dalam cooling tower , untuk diturunkan temperaturnya sesuai pada temperatur yang dikehendaki. Selanjutnya air dipergunakan lagi dan di beri kembali ke kondensor.

2.1.4.3 Evaporator

Evaporator merupakan tempat perubahan fase dari cair menjadi gas, atau dapat disebut juga sebagai tempat penguapan. Saat perubahan fase, diperlukan energi kalor. Energi kalor tersebut diambil dari lingkungan evaporator. Hal tersebut terjadi karena temperatur refrigeran lebih rendah dari pada temperatur sekelilingnya, sehingga panas dapat mengalir ke refrigeran. Proses penguapan refrigeran di evaporator berlangsung dalam tekanan tetap dan suhu tetap. Berbagai jenis evaporator yang sering digunakan pada mesin siklus kompresi uap adalah jenis pipa dengan sirip, pipa-pipa dengan jari-jari penguat dan jenis plat. Gambar 2.11 Evaporator jenis pipa dengan sirip Sumber : http:i01.i.aliimg.comimgpb9029812041209432123420jpg.jpg Gambar 2.12 Evaporator jenis pipa dengan jari-jari penguat Sumber:http:image-in-china.com4f0j00ivlaCZtjCGgdWOT-Evaporator=Wire- Tube-Evaporator-Refrugerator-Evaporator-.jpg Gambar 2.13 Evaporator jenis plat Sumber:http:www.suremarineservice.comimagesproductsdisplayPT4GWGR.j pg

2.1.4.4 Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran pada siklus kompresi uap yang ditempatkan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah. Penggunaan pipa kapiler pada mesin siklus kompresi uap mempermudah kerja kompresor pada waktu start, karena tekanan kondensor dan evaporator sama. Gambar 2.14 Pipa kapiler Sumber: http:1.bp.blogspot.com.kRccdAf_lx8VKYqUTGkYUIAAAAAAAAAUgHe RwRNrm5Mws1600pipa2Bkapiler.gif

2.1.4.5 Filter

Filter adalah alat yang berguna untuk menyaring kotoran yang terbawa saat proses sirkulasi refrigeran. Dengan adanya filter, refrigeran yang membawa kotoran akan tersaring dan kemudian refrigeran yang telah melewati filter menjadi lebih bersih sehingga proses proses sirkulasi refrigeran dapat berlangsung dengan maksimal. Jika tidak ada filter, kotoran akan masuk dalam pipa kapiler dan dapat membuat pipa kapiler menjadi tersumbat dan menyebabkan sistem menjadi tidak bekerja. Oleh sebab itu filter dipasang sebelum pipa kapiler. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2.15 Filter Sumber: http:4.bp.blogspot.com.PITAzm8ObioVgX8BY8KnuIAAAAAAAAAOQNc VICPl7Xk4s1600filter.jpg 2.1.4.6 Thermostart Thermostart adalah alat yang mempunyai fungsi untuk mengatur batas suhu dalam ruangan evaporator, mengatur lama kompresor berhenti dan mengatur kerja kompresor. Pada thermostart dilengkapi dengan tabung yang berisi fluida. Tabung tersebut di tempatkan pada ruangan mesin pendingin ruang evaporator, kemudian disalurkan oleh pipa kapiler ke ruang gas. Prinsip kerja thermostart adalah jika ruang dalam mesin pendingin siklus kompresi uap mencapai suhu yang ditentukan, maka fluida dalam tabung thermostart akan menyusut, dengan terjadinya penyusutan berarti gas dari ruang gas akan mengalir ke pipa kapiler yang kosong, ruang gas akan menjadi kendur, pegas akan menekan sehingga kontak saklar akan membuka dengan demikian terputuslah hubungan listrik dari PLN. Terputusnya arus listrik akan menyebabkan kompresor akan berhenti bekerja sementara waktu. Apabila ruang pendingin atau evaporator suhunya naik, fluida dalam thermostart akan mengembang yang berarti ruang gas memberi tekanan pada saklar kontak sehingga saklar menutup dan menghubungkan kembali arus listrik dari PLN, kompresor akan bekerja kembali. Gambar 2.16 Thermostat

2.1.4.7 Kipas

Kipas tersusun atas motor listrik dan baling-baling atau sudu-sudu. Kipas ini berfungsi untuk mengalirkan udara. Udara yang dihembuskan oleh kipas akan mempercepat proses perpindahan kalor. Gambar 2.17 Kipas 2.1.5 Psychrometric chart Psychrometric chart merupakan grafik termodinamis udara yang digunakan untuk menentukan properti-properti dari udara pada kondisi tertentu . Dengan Psychrometric chart dapat diketahui hubungan antara berbagai parameter PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI udara secara cepat dan cukup presisi. Untuk mengetahui nilai dari properti- properti T db , T wb , W, RH, H, SpV bisa dilakukan apabila minimal dua buah parameter tersebut sudah diketahui.

2.1.5.1 Parameter-parameter Udara

Psychrometric chart Parameter-parameter udara Psychrometric chart meliputi : a Dry-bulb Temperature T db , b Wet-bulb Temperature T wb , c Dew-point Temperature T dp , d Specific Humidity W,e Relative Humidity RH, f Enthalpy H dan g Volume Spesific SpV. Contoh Psychrometric chart disajikan pada Gambar 2.18. Gambar 2.18 Psychrometric chart a. Dry-bulb Temperature T db Dry-bulb Temperatur adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb tidak basah tidak diselimuti kain basah. T db diposisikan sebagai garis vertikal PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terdapat dibagian bawah Psychrometric chart . b. Wet-bulb Temperature T wb Wet-bulb Temperature adalah suhu udara pada keadaan kering yang diperoleh melalui pengukuran menggunakan termometer dengan kondisi bulb dalam kondisi basah diselimuti kain basah. T wb diposisikan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan Psychrometric chart . c. Dew-point Temperature T dp Dew-point Temperature adalah suhu dimana udara mulai menunjukkan terjadinya pengembunan ketika didinginkanditurunkan suhunya dan menyebabkan adanya perubahan kandungan uap air di udara. T dp ditandai sepanjang titik saturasi. d. Specific Humidity W Specific Humidity adalah jumlah uap air yang terkandung di udara dalam setiap kilogram udara kering kg airkg udara kering. Pada Psychrometric chart W diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada di samping kanan Psychrometric chart. e. Relative Humidity RH Relative Humidity adalah perbandingan jumlah air yang terkandung dalam 1m 3 dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung dalam 1m 3 dalam bentuk persentase. f. Enthalpy H PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Enthalpy adalah jumlah panas total yang terkandung dalam campuran udara dan uap air persatuan massa. Dinyatakan dalam satuan Btulb udara. g. Volume Spesific SpV Volume Spesific adalah volume dari udara campuran dengan satuan meter kubik persatuan kilogram udara kering.

2.1.5.2 Proses-proses Yang Terjadi Pada Udara Dalam

Psychrometric chart Proses-proses yang terjadi pada udara dalam psychometric chart adalah sebagai berikut a proses pendinginan dan penurunan kelembaban cooling and dehumidify , b proses pemanasan sensibel sensible heating , c proses pendinginan dan menaikkan kelembaban cooling and humidify , d proses pendinginan sensibel sensible cooling , e proses humidify , f proses dehumidify , g proses pemanasan dan penurunan kelembaban heating and dehumidify , h proses pemanasan dan menaikkan kelembaban heating and humidify . Proses-proses ini dapatdilihat seperti pada Gambar 2.19. Gambar 2.19 Proses-proses yang terjadi pada udara dalam Psychrometric chart Sumber:https:sustainabilityworkshop.autodesk.comsitesdefaultfilesstyles600 pxpubliccore-page-inserted-imagespsycrometric_porcess.jpg?itok=a5jAn_fN a. Proses pendinginan dan penurunan kelembaban cooling and dehumidify Proses pendinginan dan penurunan kelembaban cooling and dehumidify adalah proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten ke udara. Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering, temperatur bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembaban spesifik. Sedangkan kelembaban relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung dari prosesnya. b. Proses pemanasan sensibel sensible heating Proses pemanasan sensible heating adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur bola kering, temperatur bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembaban spesifik tetap konstan. Namun kelembaban relatif mengalami penurunan. c. Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban cooling and humidify Proses pendinginan dan menaikkan kelembaban cooling and humidify berfungsi menurunkan temperatur dan menaikkan kandungan uap air di udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume spesifik. Selain itu, terjadi peningkatan temperatur bola basah, titik embun, kelembaban relatif dan kelembaban spesifik. d. Proses pendinginan sensibel sensible cooling Proses pendinginan sensible cooling adalah pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udara mengalami penurunan. Pada proses ini, terjadi penurunan pada suhu bola kering, suhu bola basah dan volume spesifik, PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Pada kelembaban spesifik dan suhu titik embun tidak terjadi perubahan atau konstan. e. Proses humidify Proses humidify merupakan penambahan kandungan uap air ke udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi kenaikan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. f. Proses dehumidify Proses dehumidify merupakan proses pengurangan kandungan uap air pada udara tanpa merubah suhu bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, suhu bola basah, titik embun dan kelembaban spesifik. g. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban heating and dehumidify Proses pemanasan dan penurunan kelembaban heating and dehumidify berfungsi untuk menaikkan suhu bala kering dan menurunkan kandungan uap air pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah dan kelembaban relatif tetapi terjadi peningkatan suhu bola kering. h. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban heating and humidify Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. Pada proses ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering.

2.1.5.3 Proses-proses yang terjadi pada Mesin Penyejuk Udara dengan mesin pendingin dan

ice-pack Proses-proses yang terjadi pada mesin penyejuk udara dalam Psychrometric chart adalah sebagai berikut a Proses pendinginan sensibel atau PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI sensible cooling , b Proses pendinginan dan penurunan kelambaban atau cooling and dehumidifying , c Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban atau heating and humidify Gambar 2.20 Proses-proses yang terjadi pada mesin penyejuk udara a. Proses pendinginan sensibel atau sensible cooling titik A-B Pada proses ini terjadi penurunan suhu udara setelah melewati beberapa ice pack dan beberapa rangkaian pipa evaporator. Pada proses ini terjadi proses penurunan temperatur bola kering, temperatur bola basah dan volume spesifik dari udara, namun terjadi peningkatan kelembaban relatif. Proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.20. Titik A merupakan kondisi udara sebelum melewati beberapa ice pack dan evaporator. Udara pada titik A adalah udara luar sebelum masuk penyejuk udara. Titik A pada Psychrometric chart, diperoleh dengan melihat temperatur bola kering dan temperatur bola basah yang tertera pada hygrometer. Sedangkan titik B PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI diperoleh dengan menarik garis lurus secara horizontal menuju garis lengkung yang menunjukan kelembapan relatif 100. b. Proses pendinginan dan penurunan kelambapan atau cooling and dehumidifying titik B-C Proses B-C merupakan proses penurunan suhu udara basah dan penurunan suhu udara kering. Nilai entalphi, volume spesifik, temperatur titik embun dan kelembaban spesifik mengalami penurunan. Sedangkan kelembapan relatif nilainya tetap pada nilai 100. Pada proses ini udara didinginkan oleh evaporator hingga mendekati suhu kerja evaporator. Uap air yang terjadi di udara mengalami proses pengembunan sehingga berubah menjadi air. Proses pengembunan ini mengakibatkan tingkat kelembapan spesifik pada udara menjadi berkurang, Titik C pada proses ini merupakan kondisi dimana udara setelah didinginkan oleh evaporator atau dapat disebut juga udara keluaran evaporator. Titik C ini diperoleh dengan menggambar garis menurun mengikiti garis saturasi dari titik B hingga titik suhu sama dengan suhu udara keluaran dari mesin penyejuk udara. c. Proses pemanasan dan menaikkan kelembaban atau heating and humidify titik C-A Pada proses ini udara dipanaskan disertai penambahan uap air. pada proses ini terjadi kenaikan kelembaban spesifik, entalpi, suhu bola basah, suhu bola kering.

2.1.6 Tinjauan Pustaka

Galuh. R. W 2013 melakukan penelitiannya tentang Penggunaan Refrigeran R22 Dan R134a pada Mesin Pendingin. Dikatakan refrigeran memiliki sifat karakteristik yang berbeda yang mempengaruhi efek refrigerasi dan koefeisien prestasi yang dihasilkan. R22 adalah refrigeran yang memiliki PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI karakteristik yang baik pada mesin pendingin, sedangkan R134a adalah refrigeran yang lebih ramah terhadap lingkungan. Kedua refrigerant tersebut banyak digunakan karena dapat menghasilkan efek refrigerasi dan COP koefisien prestasi yang cukup baik. Dan hasil yang didapat adalah pertambahan beban berpengaruh pada naiknya kerja kompresi tetapi tidak diiringi kenaikan kapasitas evaporasi yang signifikan sehingga COP yang dihasilkan tiap penambahan beban mengalami penurunan dan karakteristik dari R22 dan R134a yang berbeda berpengaruh pada prestasi kerja masing- masing refrigeran. R22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik daripada R134a, tetapi R22 tidak ramah lingkungan, sebaliknya, R134a lebih ramah lingkungan tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R22. Suryadimal dan Marthiana 2013 melakukan penelitian tetntang performa mesin pendingin menggunakan refrigeran R22 dan R134a dengan variasi bukaan katup pada fan kondensor 14, 24, 34, dan 44. dengan mengamati nilai COP yang dihasilkan dari refrigeran tersebut. Hasil penelitian menunjukkan nilai COP tertinggi untuk R22 terdapat pada bukaan katup 14 dengan nilai COP 3,66 dan nilai terendah terdapat pada bukaan katup 34 dengan nilai COP 3,53. Nilai COP tertinggi untuk R134a terdapat pada bukaan katup 14 dengan nilai 3,82 dan nilai terendah terdapat pada bukaan katup 44 dengan nilai COP 3,59. Hasil ini menunjukkan bahwa penggunaan R22 lebih baik digunakan dengan variasi bukaan katup fan kondensor 14 karena menghasilkan nilai COP yang tinggi. Pornomo, Heroe 2015 melakukan penelitian untuk menganalisis karakteristik unjuk kerja sistem pendingin air conditioning yang menggunakan PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI freon r-22 berdasarkan pada variasi putaran kipas pendingin kondensor. Pengkondisian udara pada ruangan berfungsi untuk mengatur kelembaban, pemanasan dan pendinginan udara di dalam ruangan tersebut. Pengkondisian ini bertujuan memberikan kenyamanan, sehingga mampu mengurangi keletihan. Untuk mendapatkan suhu udara yang sesuai dengan yang diinginkan banyak alternative yang dapat diterapkan, diantaranya adalah dengan menaikkan koefisien perpindahan kalor kondensasi dan dengan menambahkan kecepatan udara pendingin pada kondensor sehingga akan diperoleh harga koefisien prestasi yang lebih besar. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah percobaan dengan menggunakan peralatan dari mesin refrigerasi sistem pendingin udara di laboratorium Fluida, Data-data yang dicatat yaitu suhu, tekanan dan perbedaan tekanan di kompresor. Untuk membuat variasi putaran poros fan kondensor dilakukan dengan melakukan beberapa perubahan frequensi motor listrik yang menggerakkannya. Variasi putaran motor listrik fan kondensor yang digunakan adalah 50 rpm sampai dengan 150 rpm. Data hasil pencatatan berupa tekanan dan temperatur selanjutnya diplot pada diagram P-h untuk refrigeran R-22. Berdasarkan pembahasan dan perhitungan data yang diperoleh, dapat ditarik beberapa kesimpulan karakteristik dan unjuk kerja sistem pendingin, Semakin besar laju aliran udara untuk mendinginkan kondensor maka besarnya koefisien prestasi semakin meningkat. Karena laju pelepasan kalor yang besar akan berimbas pada temperature kondensor yang semakin rendah, sehingga dapat mencapai temperatur yang lebih rendah lagi pada keluaran evaporator. Jadi kerja kompresor lebih ringan pada variasi laju pelepasan kalor yang paling besar. 34

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Objek yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin penyejuk udara sistem kompresi uap dengan tambahan ice-pack . Ukuran ruang pendingin 0,6 m, lebar 0,5 m dan tinggi 0,45 m. Gambar 3.1 menyajikan skematik dari mesin penyejuk udara. Gambar 3.1 Skematik mesin penyejuk udara PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Keterangan pada Gambar 3.1: a. Kompresor b. Kipas c. Ice-pack d. Evaporator e. Kondensor f. Pipa kapiler g. Pressure Gauge tekanan rendah h. Pressure Gauge tekanan tinggi i. Saluran udara penyejuk

3.2 Variasi Penelitian