Pengaruh jumlah kipas kondensor terhadap karakteristik showcase dengan daya kompresor 1 3 Hp

PENGARUH JUMLAH KIPAS KONDENSOR TERHADAP

KARAKTERISTIK

SHOWCASE

_{DENGAN DAYA}

KOMPRESOR 1/3 HP

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin

Oleh

MARSELINUS DWI SANTOSO NIM : 135214013

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

ii

THE INFLUENCE OF THE TOTAL OF CONDENSER FANS

TO THE SHOWCASE CHARACTERISTICS WITH 1/3 HP

COMPRESSOR

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

MARSELINUS DWI SANTOSO Student Number : 135214013

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGI FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 31 Mei 2017

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Marselinus Dwi Santoso Nomor Mahasiswa : 135214013

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

Pengaruh Jumlah Kipas Kondensor Terhadap Karakteristik Showcase Dengan Daya Kompresor 1/3 Hp

Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, 31 Mei 2017

Yang menyatakan,

vii

ABSTRAK

Pada jaman modern seperti saat ini kebutuhan akan teknologi mesin pendingin semakin meningkat untuk menunjang kenyamanan kehidupan manusia. Showcase adalah sebuah mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan makanan dan minuman dengan suhu ruang kerja rata-rata showcase berada diantara suhu 2°C -10°C. Tujuan dari penelitian showcase ini adalah: (a) merakit mesin pendingin showcase yang bekerja dengan mempergunakan siklus kompresi uap. (b) mengetahui karakteristik showcase yang meliputi: (1) kerja kompresor persatuan massa refrigeran. (2) energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator. (3) energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor. (4) COPaktual dan COPideal showcase. (5) Efisiensi showcase. (6) Laju aliran massa refrigeran.

Penelitian dilakukan secara eksperimen. Mesin yang diteliti adalah showcase yang bekerja dengan siklus kompresi uap hasil rancangan sendiri dengan komponen standar yang tersedia di pasaran. Komponen utama showcase meliputi: kompresor, kondensor, filter, pipa kapiler, dan evaporator. Variasi yang dilakukan di dalam penelitian showcase ini adalah jumlah kipas yang di pergunakan untuk mendinginkan kondensor: (1) tanpa kipas. (2) 2 kipas. (3) 4 kipas. Showcase yang dirancang menggunakan daya kompresor 1/3 HP, sedangkan komponen lain seperti kondensor dan pipa kapiler menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor.

Hasil penelitian memberikan kesimpulan bahwa untuk showcase tanpa kipas kondensor suhu yang mampu dicapai pada menit ke 280 sebesar 6 oC dan memberikan nilai: (a) COPaktual sebesar 2,44, (b) COPideal sebesar 3,30, (c) efisiensi sebesar 74%, (d) laju aliran massa refrigeran sebesar 0,003251 kg/s. Sedangkan untuk showcase dengan 2 kipas kondensor suhu yang mampu dicapai pada menit ke 160 sebesar 6 oC dan memberikan nilai: (a) COPaktual sebesar 2,82, (b) COPideal sebesar 3,63, (c) efisiensi sebesar 78% (d) laju aliran massa refrigeran sebesar 0,003362 kg/s. Sedangkan untuk showcase dengan 4 kipas kondensor suhu yang mampu dicapai pada menit ke 120 sebesar 6 oC dan memberikan nilai: (a) COPaktual sebesar 3,01, (b) COPideal sebesar 3,76, (c) efisiensi sebesar 80%, (d) laju aliran massa refrigeran sebesar 0,003535 kg/s.

viii

ABSTRACT

In this modern era, the need on cooling machine technology is more increasing to support the human being comfort. Showcase is a refrigerator that functions to cool food and drink with room average temperature of showcase is between 2°C - 10°C. The aims of this showcase research are: (a) to assemble a showcase cooling machine that works by using vapor compressor cycle. (b) to know the showcase characteristics that include: (1) compressor work in regfrigerant mass unity. (2) heat energy of refrigerant mass unity that is absorbed with evaporator. (3) heat energy of refrigerant mass unity that is released with condenser. (4) COPactual dan COPideal showcase. (5) the efficiency of showcase. (6) the speed of refrigerant mass flow.

The research was conducted with experiment. The machine that is researched is a showcase that works with vapor compression cycle that is designed by myself with standard components that are available in the market. The showcase major components are: compressor, condenser, filter, capillary pipe, and evaporator. The variation that is conducted in this showcase research is the total of fan used to cool the condenser: (1) without fan. (2) 2 fans. (3) 4 fans. The designed showcase that uses 1/3 HP compressor power, while other components such as condenser and capillary pipe are adjusted with the size of compressor power.

The research result shows the conclusion that showcase without condenser fan, the temperature that can be reached at the minute 280 is of 6 oC and shows the values: (a) COPactual of 2,44, (b) COPideal of 3,30, (c) efficiency of 74%, (d) the speed of refrigerant mass flow of 0,003251 kg/s. Meanwhile, the showcase with 2 condenser fans, the temperature that can be reached at the minute 160 is of 6 oC and shows the values: (a) COPactual of 2,82, (b) COPideal of 3,76, (c) efficiency of 78% (d) the speed of refrigerant mass flow of 0,003362 kg/s. On the other hand, the showcase with 4 condenser fans, the temperature that can be reached at the minute 120 is of 6 oC dan shows the values: (a) COPactual of 3,01, (b) COPideal of 3,76, (c) efficiency of 80%, (d) the speed of refrigerant mass flow of 0,003535 kg/s.

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi yang merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar.

Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan ini merupakan penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan banyak hal, seperti pembuatan showcase, pengujian, pengambilan data, dan melakukan pembahasan solusi terhadap masalah yang dihadapi.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan skripsi berjudul “Pengaruh Jumlah Kipas Kondensor Terhadap Karakteristik Showcase Dengan Daya Kompresor 1/3 Hp” ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah dengan sabar, tekun, tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama menyusun Skripsi.

x

3. Raden Benedictus Dwiseno Wihadi S.T., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik

4. Seluruh staf dan pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam penyusunan skripsi ini

5. Kedua orang tua, Sugiman dan Sugiarti yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual.

6. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu dalam penyusunan Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta, 31 Mei 2017

xi

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah 1.3 Tujuan ... ... 2 2 1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Manfaat ... 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 5 2.1 Dasar Teori

2.1.1 Showcase

2.1.2 Siklus Kompresi Uap

2.1.3 Perhitungan-Perhitungan Pada Siklus Kompresi Uap

2.1.4 Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap

2.1.5 Komponen Pendukung Mesin Pendingin

... ... ... ... ... ... 5 5 8 13 16 26

xii Siklus Kompresi Uap

2.2 Tinjauan Pustaka ... 29

BAB III PEMBUATAN ALAT ... 33

3.1 Persiapan Komponen Utama Mesin Pendingin ... 33

3.2 Peralatan Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase ... 37

3.3 Pembuatan Showcase ... 44

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ... 50

4.1 Alur Penelitian ... 50

4.2 Objek Penelitian ... 51

4.3 Skematik Alat Penelitian ... 52

4.4 Alat Bantu penelitian ... 55

4.5 Variasi Penelitian ... 56

4.6 Cara Pengambilan Data ... 56

4.7 Cara Mengolah Data dan Pembahasan ... 57

4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 58

BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 59

5.1 Hasil Penelitian ... 59

5.2 Perhitungan ... 66

5.3 Pembahasan ... 79

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 92

6.1 Kesimpulan ... 92

6.2 Saran ... 93 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

a. P-h Diagram Showcase Tanpa Kipas Kondensor b. P-h Diagram Showcase dengan 2 Kipas Kondensor c. P-h Diagram Showcase dengan 4 Kipas Kondensor

... ... ... ... ... 95 96 96 111 120

xiii

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Showcase ... 6

Gambar 2.2 Display cooler, beer cooler, cake showcase ... 7

Gambar 2.3 Skematik rangkaian siklus kompresi uap ... 9

Gambar 2.4 Siklus kompresi uap pada diagram P-h ... 9

Gambar 2.5 Siklus kompresi uap pada diagram T-s ... 10

Gambar 2.6 Kompresor hermetik ... 18

Gambar 2.7 Kompresor semi hermetik ... 19

Gambar 2.8 Air cooler ... 20

Gambar 2.9 Water cooler ... 21

Gambar 2.10 Evaporative cooler ... 22

Gambar 2.11 Kondensor 12U dam kondensor 8U ... 22

Gambar 2.12 Pipa kapiler ... 23

Gambar 2.13 Evaporator kering ... 24 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 2.18 Gambar 2.19 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Evaporator basah Evaporator plat Thermostat Filter Refrigeran R134a Fan Kompresor Kondensor Pipa Kapiler Evaporator Filter

Tabung berisi refrigeran R134a Pemotong pipa (tube cutter) Pelebar pipa (tube expander) Tang ampere ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25 26 27 27 28 29 33 34 35 36 36 37 38 38 39

xiv Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 3.13 Gambar 3.14 Gambar 3.15 Gambar 3.16 Gambar 3.17 Gambar 3.18 Gambar 3.19 Gambar 3.20 Gambar 3.21 Gambar 3.22 Gambar 3.23 Gambar 3.24 Gambar 3.25 Gambar 3.26 Gambar 3.27 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 5.1 Manifold gauge Thermostat Metil Fan evaporator Kipas kondensor Alat las Pompa vakum Almunium Styrofoam Kerangka showcase

Pengelasan kompresor dengan kondensor dan pemasangan manifold gauge

Pengelasan kondensor dengan filter Pemasangan evaporator

Pengisian refigeran R134a

Pemasangan kipas di belakang kondensor Pemasangan thermostat

Pemasangan kipas ruangan pendiginan showcase Pemasangan rak dan styrofoam

Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin showcase

Showcase

Posisi alat ukut pada skematik mesin showcase Termokopel dan penampil suhu digital

Stopwatch Pemanas air Air teh

P-H diagram untuk R134a

Perbandingan kerja kompresor tanpa kipas, menggunakan 2 kipas dan 4 kipas pendingin kondensor (Win) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 45 45 46 47 47 48 48 49 50 51 52 53 54 54 55 55 80

xv Gambar 5.2 Gambar 5.3 Gambar 5.4 Gambar 5.5 Gambar 5.6 Gambar 5.7

Perbandingan kalor yang dilepas kondensor tanpa kipas,menggunakan 2 kipas dan 4 kipas pendingin kondensor (Qout)

Perbandingan kalor yang diserap evaporator tanpa kipas, menggunakan 2 kipas dan 4 kipas pendingin kondensor (Qin)

Perbandingan koefisien prestasi aktual showcase tanpa kipas, menggunakan 2 kipas dan 4 kipas pendingin kondensor (COPaktual)

Koefisien prestasi ideal showcase tanpa kipas, menggunakan 2 kipas dan 4 kipas pendingin kondensor (COPideal)

Perbandingan efisiensi showcase tanpa kipas, menggunakan 2 kipas dan 4 kipas pendingin kondensor

Perbandingan laju aliran massa refrigeran tanpa kipas, menggunakan 2 kipas dan 4 kipas pendingin kondensor (ṁ).

... ... ... ... ... ... 81 83 85 86 88 89

xvi

DAFTAR TABEL

hal Tabel 4.1 Tabel 5.1. Tabel 5.1 Tabel 5.2 Tabel 5.3 Tabel 5.4 Tabel 5.5 Tabel 5.6 Tabel 5.7

Tabel pencatatan hasil pengukuran suhu dan pengukuran tekanan

Data hasil penelitian suhu keluar kompresor, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor dan suhu ruangan tanpa menggunakan kipas pendingin belakang kondensor Lanjutan data hasil penelitian suhu keluar kompresor, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor dan suhu ruangan tanpa menggunakan kipas kondensor

Data hasil penelitian suhu keluar kompresor, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor dan suhu ruangan dengan menggunakan 2 kipas pendingin belakang kondensor

Data hasil penelitian suhu keluar kompresor, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor dan suhu ruangan dengan menggunakan 4 kipas pendingin belakang kondensor

Nilai tekanan absolut masuk dan keluar dihasilkan tanpa kipas, menggunakan 2 kipas dan menggunakan 4 kipas pendingin di belakang kondensor hingga suhu 6 oC dalam tekanan terukur satuan psi

Nilai tekanan absolut masuk dan keluar dihasilkan tanpa kipas, menggunakan 2 kipas dan menggunakan 4 kipas pendingin di belakang kondensor hingga suhu 6 oC dalam tekanan terukur satuan bar

Nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu refrigeran evaporator tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor

Nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu ... ... ... ... ... ... ... ... ... 57 59 60 60 61 62 63 64 64

xvii Tabel 5.7 Tabel 5.8 Tabel 5.9 Tabel 5.10 Tabel 5.11 Tabel 5.12 Tabel 5.13 Tabel 5.14 Tabel 5.15 Tabel 5.16 Tabel 5.16 Tabel 5.17 Tabel 5.18 Tabel 5.19

refrigeran evaporator dengan menggunakan 2 kipas pendingin kondensor nilai entalpi, suhu refrigeran

Lanjutan nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu refrigeran evaporator dengan menggunakan 2 kipas pendingin kondensor

Nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu refrigeran evaporator dengan menggunakan 4 kipas pendingin kondensor

Nilai kerja kompresor tanpa kipas pendingin kondensor (Win)

Nilai kerja kompresor menggunakan 2 kipas pendingin kondensor (Win)

Nilai kerja kompresor menggunakan 4 kipas pendingin kondensor (Win)

Energi kalor yang dilepas kondensor tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor (Qout)

Energi kalor yang dilepas kondensor menggunakan 2 kipas pendingin kondensor (Qout)

Energi kalor yang dilepas kondensor menggunakan 4 kipas pendingin kondensor (Qout)

Energi kalor yang diserap oleh evaporator tanpa kipas pendingin kondensor (Qin)

Energi kalor yang diserap oleh evaporator menggunakan 2 kipas pendingin kondensor (Qin)

Lanjutan energi kalor yang diserap oleh evaporator menggunakan 2 kipas pendingin kondensor (Qin)

Energi kalor yang diserap oleh evaporator menggunakan 4 kipas pendingin kondensor (Qin)

COPaktual mesin showcase tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor

COPaktual mesin showcase menggunakan 2 kipas ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 65 65 66 67 67 68 69 69 70 70 71 71 72 73

xviii Tabel 5.20 Tabel 5.21 Tabel 5.22 Tabel 5.22 Tabel 5.23 Tabel 5.24 Tabel 5.25 Tabel 5.25 Tabel 5.26 Tabel 5.27 Tabel 5.28 Tabel 5.28 Tabel 5.29 pendingin kondensor

COPaktual mesin showcase menggunakan 4 kipas pendingin kondensor.

COPideal mesin showcase tanpa kipas pendingin kondensor.

COPideal mesin showcase menggunakan 2 kipas pendingin kondensor.

Lanjutan COPideal mesin showcase menggunakan 2 kipas pendingin kondensor.

COPideal mesin showcase menggunakan 4 kipas pendingin kondensor.

Efisiensi mesin showcase tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor.

Efisiensi mesin showcase menggunakan 2 kipas pendingin kondensor.

Lanjutan efisiensi mesin showcase menggunakan 2 kipas pendingin kondensor.

Efisiensi mesin showcase menggunakan 4 kipas pendingin kondensor.

Laju aliran massa refrigeran tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran menggunakan 2 kipas pendingin kondensor (ṁ)

Lanjutan laju aliran massa refrigeran menggunakan 2 kipas pendingin kondensor (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran menggunakan 4 kipas pendingin kondensor (ṁ)

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 73 74 74 75 75 76 76 77 77 78 78 79 79

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pada jaman modern seperti saat ini kebutuhan akan teknologi mesin pendingin semakin meningkat untuk menunjang kenyamanan kehidupan manusia. Mesin pendingin dapat ditemui di mana saja terutama di dalam supermarket, gedung perkantoran, pada alat transportasi, bahkan di rumah-rumah penduduk. Mesin pendingin adalah sebuah alat yang dapat difungsikan untuk mengkondisikan udara, membekukan bahan makanan seperti daging dan ikan, serta mendinginkan minuman untuk memperoleh efek kesegaran saat akan diminum.

Showcase adalah sebuah mesin pendingin yang berfungsi untuk tempat penyimpanan makanan dan minuman agar selalu segar setiap hari. Suhu ruang kerja rata-rata showcase berada diantara suhu 2°C -10°C sehingga makanan dan minuman yang disimpan di dalam showcase tidak sampai menjadi beku. Showcase memiliki satu keuntungan dibandingkan dengan mesin pendingin yang lainnya. Makanan dan minuman yang ada di dalam showcase dapat terlihat langsung oleh konsumen sehingga konsumen hanya akan membuka showcase jika makanan atau minuman yang diinginkan ada di dalam showcase. Showcase merupakan mesin pendingin yang sangat cocok untuk seorang pelaku usaha, untuk memaksimalkan kelancaran usahanya dengan memperlihatkan barang dagangannya kepada konsumen. Namun dalam

memilih showcase yang cocok sesuai kebutuhan cukup sulit, karena karakteristik showcase seperti COP dan efisiensi showcase yang ada di pasaran tidak ditampilkan di name platenya.

Mengingat peranan mesin pendingin showcase cukup penting bagi kehidupan masyarakat saat ini, maka dengan latar belakang di atas penulis tertarik untuk mengerti, memahami dan mengenal cara kerja beserta dengan karakteristik showcase dengan cara membuat mesin pendingin showcase dan melakukan penelitian terhadap karakteristik mesin pendingin tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

Showcase yang berada di pasaran pada umumnya tidak menampilkan informasi tentang karakteristik mesin showcase seperti informasi tentang COP dan efisiensi pada name platenya. Padahal Informasi tersebut sangat penting bagi masyarakat untuk memutuskan jenis showcase yang mana yang akan dibeli sesuai keinginannya.

1.3 Tujuan

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Merakit mesin pendingin showcase yang bekerja dengan mempergunakan siklus kompresi uap.

b. Mengetahui dan membandingkan karakteristik mesin pendingin showcase yang dirakit tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor,

menggunakan 2 kipas pendingin kondensor , dan menggunakan 4 kipas pendingin kondensor.

meliputi :

1. Nilai kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win) pada showcase.

2. Nilai energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada showcase.

3. Nilai energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor (Qout ) pada showcase.

4. Nilai COPaktual showcase. 5. Nilai COPideal showcase. 6. Nilai Efisiensi (ƞ) showcase.

7. Nilai laju aliran massa refrigeran (ṁ) showcase.

1.4 Batasan Masalah

Batasan-batasan yang diambil di dalam penelitian ini berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah adalah sebagai berikut:

a. Mesin bekerja dengan siklus kompresi uap.

b. Komponen mesin showcase terdiri dari komponen utama seperti: kompresor, kondensor, filter, pipa kapiler, dan evaporator.

c. Kompresor memiliki daya 1/3 HP. Jenis kompresor yang di pergunakan berjenis hermetik, komponen utama yang lain ukurannya menyesuaikan dengan besarnya daya kompresor.

e. Showcase yang dirancang menggunakan refrigeran R 134a.

f. Kipas angin (cooling fan) yang dipergunakan untuk mendinginkan kondensor berukuran 120 x 120 x 38 mm berdaya 21 W sebanyak 4 buah dan jumlah daun baling-baling kipas sebanyak 7 buah.

g. Beban pendingin yang digunakan adalah air teh dengan volume 180 ml, sebanyak 22 buah.

h. Kipas angin (cooling fan) yang dipergunakan untuk mensirkulasikan udara di dalam showcase berdaya 21 W berukuran 120 x 120 x 38 mm sebanyak 2 buah dan dengan jumlah daun baling-baling kipas sebanyak 7 buah, i. Ukuran ruang pendinginan: panjang 46 cm, lebar 48 cm dan tinggi 97 cm.

1.5 Manfaat

Berdasarkan tujuan dari penelitian di atas maka dapat diketahui manfaat dari penelitian tentang peralatan showcase ini adalah sebagai berikut :

a. Memperoleh data kalor yang dilepas oleh kondensor, kalor yang diserap evaporator, kerja yang dilakukan kompresor, COPaktual, COPideal, efisiensi, dan laju aliran massa refrigeran dari showcase buatan sendiri dengan tambahan 4 buah kipas (fan) yang berada di belakang kondensor untuk mempercepat proses pelepasan kalor.

b. Hasil penelitian dapat di pergunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang mesin showcase yang dapat ditempatkan di perpustakaan.

c. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk referensi bagi peneliti lain yang melakukan penelitian sejenis.

5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori 2.1.1 Showcase

Kebutuhan mesin pendingin yang digunakan untuk mendinginkan air dan makanan namun tidak menjadi beku dengan tampilan yang menarik serta terjaga dalam keadaan yang baik mendorong terciptanya showcase. Showcase adalah sebuah mesin pendingin yang berfungsi memindahkan panas dari suatu tempat yang bertemperatur rendah ke tempat yang temperaturnya lebih tinggi.

Showcase memiliki evaporator yang berfungsi menyerap kalor yang berada didalam ruangan showcase, yang mengakibatkan refrigeran berubah wujud dari cair menjadi gas refrigeran. Keluar dari evaporator, refrigeran menuju kompresor. Refrigeran kemudian dimampatkan oleh kompresor menjadi gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Keluar kompresor gas refrigeran yang panas dan bertekanan tinggi tersebut masuk ke kondensor. Refrigeran didinginkan oleh udara luar sehingga kalor akan berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya. Suhu refrigeran akan turun menuju suhu kondensasi, dan di lanjutkan laju poses kondensasi, dimana refrigeran berubah wujud dari gas menjadi cair tetapi tekanannya tetap tinggi. Refrigeran cair bertekanan tinggi selanjutnya mengalir menuju penyaring (filter) dan kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil sehingga tekanannya menjadi turun. Suhu refrigeran juga turun pada temperatur evaporator yang dirancang (dipilih).

Refrigeran cair yang tekanannya sudah turun ini kemudian menuju evaporator untuk menyerap kalor yang ada di dalam ruangan dan refrigeran kembali menjadi gas. Gas refrigeran dihisap kembali oleh kompresor kembali. Proses seperti ini berlangsung secara berulang-ulang dan jumlah refrigeran yang digunakan adalah tetap, yang berubah adalah bentuknya. Siklus yang terjadi inilah yang dinamakan dengan siklus kompresi uap.

Gambar 2.1 Showcase

Showcase memiliki bemacam-macam jenis tergantung dari jenis minuman atau makanan yang dimasukan ke dalam showcase. Beberapa contoh dari showcase yang ada dipasaran disajikan Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Display cooler, beer cooler, cake showcase (http://www.mesinraya.co.id)

a. Display Cooler

Display cooler adalah sebuah mesin showcase yang hanya dapat mencapai suhu maksimal pendinginan antara +4 – 80 C. Showcase ini biasanya

digunakan untuk memajang minuman kaleng dan botol. Display cooler

mempunyai macam-macam tipe berdasarkan jumlah pintu dan kapasitas volumenya. Perbedaan spesifikasi antara display cooler pintu 1, pintu 2 dan pintu 3 berada di dimensi display cooler, volume, daya dan jumlah rak. Semakin besar dimensi dan volume display cooler semakin besar pula daya kompresor, namun refrigeran yang digunakan pada display cooler adalah R134a.

b. Beer Cooler

Beer cooler merupakan sebuah mesin showcase yang digunakan khusus

untuk menyimpan dan memajang minuman beer. Beer adalah sebuah

minuman beralkohol yang diproduksi melalui proses fermentasi berpati tanpa proses penyulingan setelah fermentasi. Beer dengan rasa yang nikmat akan

menghasilkan busa atau biasa disebut frost beer. Suhu yang khusus untuk membuat kualitas frost beer tetap bagus -2 ~ -6°C.

c. Cake Showcase

Cake showcase merupakan showcase yang berfungsi menyimpan dan memajang kue, coklat dan pasty dengan tingkat kelembaban tinggi (humidity) 70 – 80 %. Showcase ini bekerja antara suhu 2 – 8 0C, namun bila showcase ini berfungsi sebagai pendingin coklat maka showcase ini harus disetting 15 – 180C. Refrigeran yang digunakan oleh cake showcase sama dengan display cooler yaitu R134a.

Dalam bekerjanya showcase umumnya menggunakan siklus kompresi uap. Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa proses, yaitu proses kompresi, proses kondensasi, proses penurunan tekanan (proses isentalpi), dan proses penguapan.

2.1.2 Siklus Kompresi Uap

Siklus kompresi uap merupakan siklus yang digunakan dalam mesin pendingin. Pada siklus ini terjadi proses kompresi, kondensasi, penurunan tekanan dan penguapan. Secara skematik siklus kompesi uap ditunjukkan pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.5.

Gambar 2.3 Skematik rangkaian komponen siklus kompresi uap

Gambar 2.5 Siklus kompresi uap pada diagram T-s

Siklus kompresi uap pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.5 tersusun dari beberapa tahapan sebagai berikut: proses kompresi, proses pendinginan dengan penurunan suhu (desuperheating), proses kondensasi, proses pendinginan lanjut, proses ekspansi (proses penurunan tekanan), proses evaporasi, dan proses pemanasan lanjut.

Proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap: a. Proses Kompresi 1 – 2

Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Refrigeran dalam bentuk gas panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan naik dan lebih tinggi dari temperatur lingkungan (refrigeran mengalami fasa superheated/ gas panas lanjut). Proses kompresi berlangsung pada entropi yang konstan (iso-entropi). Kompresor dapat bekerja karena ada aliran listrik yang diberikan pada kompresor. Suhu yang

keluar dari kompresor, merupakan suhu refrigeran yang tertinggi pada siklus kompresi uap.

b. Proses pendinginan suhu gas panas lanjut (2-2a) (desuperheating)

Proses pendingin dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada tahap 2-2a dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan, karena suhu refigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.

c. Proses Kondensasi (2a-2b)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-2b dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. 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. Keluarnya kalor dari kondensor, tidak menyebabkan suhu refrigeran mengalami penurunan suhu, tetapi menyebabkan refrigeran berubah fase dari gas menjadi cair.

d. Proses Pendinginan Lanjut (2b-3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b-3 dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan cair jenuh ke refrigeran cair lanjut. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar-benar dalam fase cair, sehingga memudahkan refrigeran mengalir ke pipa kapiler.

e. Proses Penurunan Tekanan (3-4)

Proses penurunan tekanan pada tahap 3-4 dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Dalam fasa cair refrigeran mengalir menuju ke komponen pipa kapiler dan mengalami proses penurunan tekanan dan penurunan suhu. Sehingga suhu refrigeran lebih rendah dari temperatur lingkungan. Pada tahap ini fasa refrigeran berubah dari fase cair menjadi fase campuran: cair dan gas. Proses berjalan dengan nilai entalpi yang tetap (iso entalpi atau isentalpi).

f. Proses Evaporasi (4-4a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan, sehingga fasa dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang tetap. Kalor dapat mengalir dari lingkungan ke evaporator dikarenakan suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu kerja evaporator.

g. Proses Pemanasan Lanjut (4a-1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 dari Gambar 2.4 dan Gambar 2.5. Pada saat refrigeran meninggalkan evaporator refrigeran kemudian mengalami proses pemanasan lanjut. Dengan adanya proses pemanasan lanjut fase refrigeran berubah dari fase gas jenuh menjadi gas panas lanjut. Dengan demikian refrigeran sebelum masuk kompresor benar-benar dalam fase gas. Proses berlangsung pada tekanan konstan. Daya fase gas panas lanjut kemungkinan kompresor mudah menjadi lebih kecil.

2.1.3 Perhitungan – Perhitungan Pada Siklus Kompresi Uap

Berdasarkan Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 maka dapat dihitung besarnya kerja kompresor Win, kalor yang dilepaskan kondensor Qout, kalor yang diserap evaporator Qin, COPaktual, COPideal, efisiensi, dan laju aliran massa refrigeran.

a. Kerja Kompresor (Win)

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran, dapat dihitung dengan Persamaan (2.1):

Win = h2 – h1 .... (2.1)

Pada Persamaan (2.1):

Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran. h2 : nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor. h1 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor.

b. Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout) Besarnya energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan Persamaan (2.2):

Qout = h2 – h3 .... (2.2) Pada Persamaan (2.2):

Qout : energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran. h2 : nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor.

c. Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin) Besarnya energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan Persamaan (2.3):

Qin = h1 – h4 =h1 – h3 …. (2.3)

Pada Persamaan (2.3):

Qin : energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran. h1 : nilai entalpi refrigeran saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi saat masuk kompresor.

h4 : nilai entalpi refrigeran saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi saat keluar pipa kapiler.

d. COP aktual mesin kompresi uap showcase (COPaktual)

COP aktual (coefficient of performance) showcase adalah perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COPaktual mesin kompresi uap showcase dapat dihitung dengan Persamaan (2.4):

COPaktual = Qin / Win = (h1– h4) / (h2– h1) …. (2.4) Pada Persamaan (2.4):

Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran.

e. COP ideal mesin kompresi uap showcase (COPideal)

COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai showcase, dapat dihitung dengan Persamaan (2.5):

COPideal = (Te) / (Tc – Te) …. (2.5) Pada Persamaan (2.5):

Te : suhu mutlak evaporator, K

Tc : suhu mutlak kondensor, K

f. Efisiensi mesin kompresi uap showcase (Ƞ)

Efisiensi mesin kompresi uap showcase dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan (2.6):

Ƞ = (COPAktual / COPIdeal) x 100% …. (2.6)

Pada Persamaan (2.6):

Ƞ : efisiensi mesin kompresi uap showcase

COPaktual : koefisien prestasi aktual showcase COPIdeal : koefisien prestasi maksimum showcase

g. Laju aliran massa refrigeran (ṁ)

Laju aliran massa refrigeran mesin kompresi uap showcase dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.7):

ṁ = (V x I / 1000) / Win = P / Win .... (2.7) Pada Persamaan (2.7):

V : voltase kompresor, v

I : arus kompresor, ampere

P : daya kompresor.

Win : kerja kompresor persatuan massa refrigeran.

2.1.4 Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap

Komponen utama mesin pendingin kompresi uap terdiri dari beberapa komponen seperti: kompresor, kondensor, evaporator, dan pipa kapiler.

a. Kompresor

Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem mesin mesin kompresi uap. Kompresor berfungsi memompa refrigeran ke seluruh bagian mesin pendingin. Kompresor akan menekan gas refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Ada 3 macam kompresor yang biasa digunakan dalam siklus kompresi uap saat ini, yaitu kompresor bertorak, kompresor sentrifugal, dan kompresor rotary, selanjutnya dari macam-macam kompresor tersebut dibagi dalam 3 kategori, yaitu:

1. Kompresor jenis terbuka ( Open type compressor )

Jenis kompresor ini terpisah dari tenaga penggeraknya, dan 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. Puli pada kompresor berfungsi sebagai roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondesor dan kompresor sendiri. Karena ujung poros

keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi pelapis agar refrigeran tidak bocor keluar.

Keuntungan kompresor jenis terbuka:

1) Putaran kompresor dapat diubah dengan cara mengganti diameter puli.

2) Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan mudah.

3) Jika terjadi kerusakan dapat dengan mudah diketahui dan melakukan penggantian komponen.

Kerugian kompresor jenis terbuka: 1) Harga lebih mahal.

2) Bentuknya besar dan berat.

3) Memerlukan ruang yang besar.

2. Kompresor jenis hermetik ( Hermetic type compressor )

Kompresor hermetik adalah jenis kompresor yang sering digunakan pada mesin pendingin showcase. Kompresor ini digerakkan langsung oleh motor listrik dengan komponen mekanik yang berada dalam satu wadah tertutup. Posisi porosnya bisa vertikal maupun horizontal.

Keuntungan dari kompresor hermetik:

1) Tidak memerlukan ruang penempatan yang besar.

2) Bentuknya kecil dan harganya relatif terjangkau.

3) Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingan rendah.

Kerugian dari kompresor hermetik adalah:

1)Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.

2)Kerusakan yang terjadi didalam kompresor sudah diketahui sebelum rumah kompresor dibuka.

3)Digunakan pada mesin pendingin yang berkapasitas kecil.

Gambar 2.6 Kompresor hermetik

(http://kangirie.blogspot.co.id/2014/01/kompresor-1.html) 3. Kompresor jenis semi hermetik ( Semi hermetic type compressor )

Jenis kompresor yang motor penggerak serta kompresornya berada dalam satu rumahan, akan tetapi motor penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor digerakkan oleh motor penggerak dengan sebuah poros penghubung antara motor penggerak dengan kompresor.

Keuntungan dari kompresor semi hermetic:

1) Bentuknya yang ringkas.

2) Mudah dalam perbaikan jika kompresor atau motornya rusak maka salah satunya bisa untuk diganti.

Gambar 2.7 Kompresor semi hermetik

( https://www.indotrading.com/product/compressor-semi-hermetic-p179399.aspx)

b. Kondensor

Kondensor adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai alat penukaran kalor, menurunkan temperatur refrigeran dari bentuk gas menjadi cair. Kondensor ditempatkan antara kompresor dan alat pengatur penurun tekanan (pipa kapiler). Agar proses pelepasan kalor bisa lebih cepat, pipa kondensor didesain berliku dan bila kotor harus segera dibersihkan karena kotoran tersebut mengganggu dalam proses pelepasan kalor. Kondensor berdasarkan zat yang digunakan untuk mendinginkannya dibagi tiga macam, yaitu:

1. Kondensor dengan pendingin udara (air cooler)

Air cooler merupakan kondensor yang menggunakan udara sebagai pendingin refrigeran. Kondensor ini terbuat dari koil berdiameter luar 6 mm – 18 mm, dilengkapi dengan sirip-sirip untuk memperluas area perpindahan kalor. Keuntungan dari kondensor dengan pendingin udara:

1) Tidak memerlukan biaya tambahan karena tersedianya udara yang cukup sebagai media pendingin.

2) Pipa pendingin mudah dibersihkan.

Kerugian dari kondensor dengan pendingin udara:

1) Kondensor hanya bisa digunakan untuk sistem refrigerasi kecil misalnya kulkas dan freezer untuk aplikasi rumah tangga.

2) Tekanan kerja yang tinggi dibandingkan deangan kondensor pendingin air mengakibatkan kompresor memerlukan daya yang lebih besar akibat dari kenaikan tekanan dan temperatur kerjanya

Gambar 2.8 Air cooler

( http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/kondensor-berpendingin-udara.html)

2. Kondensor dengan pendingin air (water cooler)

Water cooler adalah kondensor yang menggunakan air sebagai media pendingin kondensor. Kondensor ini menggunakan air karena air memiliki kemampuan memindahkan kalor lebih baik dari pada udara. Kondensor memiliki koil pipa pendingin ini terbuat dari tembaga.

Keuntungan dari kondensor dengan pendingin air:

1) Bentuk sederhana.

2) Mudah dalam pemasangan.

Kerugian dari kondensor dengan pendingin air:

1) Pemeriksaan terhadap korosi dan kerusakan pipa sulit diketahui.

2) Harus menggunakan detergen untuk membersihkan pipa.

3) Pergantian pipa yang sulit dilakukan.

Gambar 2.9 Water cooler (

http://4.bp.blogspot.com/-uubtx9eduig/vul76fslboi/aaaaaaaaaug/2tohnfga3ka/s1600/pkm.png)

4. Kondensor dengan pendingin campuran udara dan air (evaporative)

Evaporative merupakan kombinasi dari kondensor pendingin udara dan kondensor pendingin air. Kondensor ini menggunakan air dan udara sebagai media pendinginannya.

Keuntungan dari kondensor dengan pendingin campuran udara dan air: 1) Kerja kompresor lebih ringan

2) Mempertahankan agar tekanan kondensasi tidak terlalu tinggi Kerugian dari kondensor dengan pendingin campuran udara dan air:

1) Memerlukan tempat yang luas

Gambar 2.10 Evaporative cooler

(http://frandhoni.blogspot.co.id/2015/06/macam-macam-kondensor.html)

Kondensor yang digunakan pada showcase yang dirancang adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, dengan bentuk lintasan 12U dengan tambahan kondensor 8U.

Gambar 2.11 Kondensor 12 U dan kondensor 8U

(https://thai.alibaba.com/product-detail/refrigerator-condenser-refrigerator-parts-type-of-condenser-1295289274.html

c. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah sebuah pipa tembaga dengan diameter yang kecil yang digunakan mesin pendingin baik itu kulkas, ac, freezer, showcase, dll. Pipa kapiler alat berfungsi untuk menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa tersebut, yang berasal dari pipa-pipa kondensor dan melewati proses penyaringan di filter, setelah itu baru menuju pipa kapiler. Pipa kapiler yang berada dipasaran mempunyai diameter 0,026 hingga 0,080 inch, namun yang digunakan pada mesin pendingin berdiameter berkisar antara 0,026 atau 0,031 inch. Pipa kapiler yang digunakan showcase yang dirancang berukuran 0,031 inch dengan panjang 1 m.

Gambar 2.12 Pipa kapiler

(https://panduanrefrigerasi.blogspot.co.id) d. Evaporator

Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding – dindingnya, mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor. Evaporator dibuat dari bahan logam anti karat, yaitu tembaga dan almunium. Ada beberapa macam evaporator sesuai dengan keadaan refrigeran didalamnya.

1. Evaporator kering (dry expantion evaporator)

Keadaan dimana cairan refrigeran yang diexpansikan melalui katup expansi pada saat masuk evaporator sudah dalam campuran air dan uap, sehingga pada saat keluar dari evaporator menjadi uap kering

Keuntungan dari evaporator kering:

1) Tidak memerlukan banyak refrigeran dalam jumlah besar.

2) Jumlah minyak pelumas yang tertinggal di dalam evaporator sangat kecil. Kerugian dari evaporator kering:

1) Perpindahan kalor yang terjadi tidak begitu besar dibandingkan dengan evaporator basah.

2) Laju perpindahan kalor dalam evaporator lebih rendah dibandingkan dengan

evaporator setengah basah.

Gambar 2.13 Evaporator kering

(http://linasundaritermodinamika.blogspot.co.id/2015/04/evaporator.html)

1. Evaporator setengah basah

Keadaan dimana evaporator berada pada kondisi refrigeran diantara jenis evaporator jenis kering dan evaporator jenis basah, namun selalu terdapat

refrigeran cair dalam pipa penguapannya. Keuntungan dan kerugian dari evaporator jenis setengah basah adalah laju perpindahan kalor jenis setengah basah lebih tinggi dari evaporator kering, tetapi laju perpindahan kalor lebih rendah dari evaporator jenis basah.

2. Evaporator basah (flooded evaporator)

Dalam evaporator jenis basah sebagian jenis evaporator terisi oleh cairan refrigeran dan proses penguapannya terjadi seperti pada ketel uap. Pada evaporator basah terdapat sebuah akumulator untuk menampung refrigeran cair dan gas, dari akumulator tersebut bahan pendingin cair mengalir ke evaporator dan menguap di dalamnya. Sisa refrigeran yang tidak sempat menguap di evaporator kembali kedalam akumulator, di dalam akumulator refrigeran cair berada dibawah tabung sedangkan yang berupa gas berada diatas tabung. Keuntungan dari evaporator basah adalah laju perpindahan kalor jenis basah lebih tinggi dari pada evaporator kering dan evaporator jenis setengah basah.

Gambar 2.14 Evaporator basah

( http://www.bppp-tegal.com/web/index.php/artikel/97-artikel/artikel-permesinan-kapal-perikanan/166-dasar-dasar-refrigerasi)

Ada beberapa macam evaporator berdasarkan bentuk yang banyak digunakan pada mesin pendingin seperti jenis pipa dengan plat datar atau plate, pipa-pipa, dan pipa dengan sirip-sirip. Evaporator yang digunakan pada showcase dirancang adalah evaporator jenis kering dengan pipa plat datar.

Gambar 2.15 Evaporator plat

2.1.5 Komponen Pendukung Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap

Selain komponen utama, mesin pendingin juga memiliki beberapa komponen pendukung lain yang berfungsi untuk membantu kerja dari mesin pendingin, yaitu: thermostat, filter, bahan pendingin dan kipas (fan).

a. Thermostat

Thermostat adalah sebuah alat mesin pendingin yang berfungsi untuk mencegah pembekuan / frosting dan agar temperatur ruang dalam ruangan dapat disetel sesuai dengan suhu yang diinginkan. Prinsip kerja thermostat adalah jika ruang dalam mesin pendingin mencapai suhu tertentu (dalam evaporator sudah mencapai suhu yang ditentukan) maka terputuslah aliran listrik menuju

kompersor dan kompresor akan berhenti bekerja untuk sementara hingga suhu ruang pendingin atau evaporator naik mencapai suhu tertentu.

Gambar 2.16 Thermostat

( http://www.priceza.co.id/s/harga/thermostat-kulkas-awtb-p134-by-erpan-electric)

b. Filter

Filter adalah alat yang mempunyai fungsi menyaring kotoran–kotoran yang berbentuk padat yang terbawa refrigeran. Filter dipasang pada daerah bertekanan tinggi pada ujung pipa kondensor yang menuju pipa kapiler dengan tujuan jika ada kotoran atau ada udara yang terjebak dalam siklus tersebut akan tersaring terlebih dahulu agar pipa kapiler tidak tersumbat.

Gambar 2.17 Filter

( http://sekawan-servis-pendingin.blogspot.co.id/2011/05/mengenal-komponen-dasar-kulkas.html)

c. Bahan Pendingin atau refrigeran

Bahan pendingin atau refrigeran adalah suatu zat yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya, dipakai untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Refrigeran yang sering digunakan dalam mesin pendingin yaitu R134a.

keuntungan menggunakan refrigeran R134a, yaitu: 1. Tidak berbau dan beracun.

2. Tidak mudah terbakar.

3. Tidak menyebabkan logam korosi.

4. Tidak mengandung CFC (Chlorofluorocarbon) sehingga ramah lingkungan,

karena tidak merusak ozon

Gambar 2.18 Refrigeran R134a (

http://www.globalsources.com/si/AS/Foshan-Liangyou/6008845808800/pdtl/Refrigerant-r134a/1066898352.htm)

d. Kipas (fan)

Fan atau kipas angin berfungsi untuk menghisap atau mendorong udara menuju ruang pendingin. Dengan adanya kipas angin maka makanan atau minuman yang ada di ruang pendinginan showcase lebih cepat dingin.

Gambar 2.19

(https://en.indotrading.com/product/weiguang-ywf-atau-p219949.aspx)

2.2 Tinjauan Pustaka

Kemas, Ridhuan (2014), melakukan penelitian tentang pengaruh media pendingin air pada kondensor terhadap kemampuan kerja mesin pendingin. Metode yang digunakan adalah secara eksperimen dengan membuat dan menguji alat mesin pendingin secara langsung. Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengujian dilakukan pada kondensor dengan menggunakan air dan udara, dengan variasi beban pendingin ruangan: 450W, 600W, 750W dan variasi debit aliran air di kondensor: 0,06 l/s, 0,075 l/s dan 0,09 l/s. Hasil yang didapat dari penelitian ini, COP (Coefficient Of Performance) tertinggi yaitu 15,43 terjadi pada pendingin air dengan beban 450 watt pada debit 0,09 l/s. sedangkan dengan pendingin udara COP 6,44 pada beban 450W. Temperatur air tertinggi sebesar 38 °C terjadi pada debit 0,06 l/s dan pada beban pendingin 750 watt.

Anwar, Khairil (2010), melakukan penelitian yang membahas mengenai efek beban pendingin terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi, koefisien prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang

digunakan adalah metode eksperimental dengan variasi beban pendingin yang diperoleh dengan menempatkan bola lampu 60, 100, 200, 300 dan 400 watt di dalam ruang pendingin. Hasil yang didapat dari penelitian ini, waktu pendinginan akan semakin lama untuk setiap peningkatan beban pendingin. Performa optimum pada pengujian selama 30 menit diperoleh pada bola lampu 200 watt dengan COP sebesar 2,64. Sedangkan waktu pendinginan terlama terjadi pada bola lampu 400 watt.

Helmi, Risza (2010), melakukan penelitian tentang perbandingan COP pada refrigerator rengan refrigeran CFC R12 Dan HC R134a untuk diameter pipa kapiler yang berbeda. Metode yang digunakan dengan mengganti refrigeran CFC R12 ke HC R134a pada refrigerator satu pintu dan mengganti ukuran panjang pipa kapiler dengan panjang 1,75 m, 2,00 m, 2,25 m untuk mengetahui mana yang lebih baik dan efisien dari kedua refrigeran CFC R12 ke HC R134a, serta manakah yang menghasilkan suhu dingin dan COP tertinggi. Hasil yang didapat dari penelitian ini, bahwa pada pipa kapiler ukuran 2,25 m refrigeran HC R134a suhu di evaporator lebih dingin dan COP lebih besar dibandingkan refrigeran CFC R12 Prestogaz. COP tertinggi 4,06 untuk refrigeran HC R134a dan suhu evaporator terendah -16 oC untuk refrigeran HC R134a pada pipa yang berukuran panjang 2,25 m. Sedangkan suhu terendah untuk refrigeran CFC R12 Prestogaz sebesar -14 oC pada pipa berukuran panjang 1,75 m.

Ridwan (2005), melakukan penelitian untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja atau COP (Coefficient Of Performance) refrigerator dengan

refrigeran R12 dengan refrigerant R134a dengan daya 75 W. Metode yang

dilakukan secara eksperimen dengan beban pendingin berupa air yang

dimasukkan dalam refrigerator dengan variasi volume 100 ml, 200 ml, dan 300 ml pada temperatur 28 oC. Penurunan temperatur air dicatat setiap 5 menit hingga temperatur air mencapai 0 oC. Hasil yang didapat dari penelitian ini menunjukkan bahwa, semakin rendah temperatur refrigeran masuk kompressor dan semakin kecil kapasitas pendinginannya maka kerja kompressor semakin kecil. Pengolahan data menunjukkan bahwa pada masing-masing variasi beban pendingin COP untuk R134a lebih tinggi dibanding COP R12. Nilai COP tertinggi didapat pada beban pendinginan 100 ml baik untuk R134a maupun R12.

Suma A, Enang (2013), melakukan penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh tekanan kerja kompresor terhadap efek pendingin atau pencapaian temperatur pendinginan dan waktu pencapaian temperature pendingin, serta mendapatkan besar tekanan kompresor yang memberikan nilai koefesien performansi (COP) yang optimum. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen, variasi tekanan kompresor ditinjau terhadap kinerja mesin refrigerasi dan suhu refrigerasi yang keluar dari kondensor. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa semakin besar tekanan suction kompresor maka semakin

besar efek refrigerasi yang terjadi. Semakin besar tekanan suction kompresor, temperatur pendingin (temperatur evaporator) yang dihasilkan semakin rendah. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai temperatur pendinginan rata-rata sama

untuk masing-masing tekanan yang menghasilkan tekanan suction 1,4 bar menghasilkan COP 4,15.

33

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1 Persiapan Komponen Utama Mesin Showcase

Komponen utama yang digunakan dalam pembuatan showcase pada penelitian ini meliputi : kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter dan refrigeran.

a. Kompresor

Kompresor merupakan alat yang digunakan untuk menaikkan tekanan dan berfungsi memompa refrigeran ke seluruh bagian showcase. Gambar 3.1 menyajikan jenis kompresor yang dipergunakan di penelitian ini.

Gambar 3.1 Kompresor Spesifikasi kompresor :

Jenis kompresor : Kompresor hermetik Seri kompresor : THK2390YJE

Voltase : 230 V

b. Kondensor

Kondensor merupakan sebuah alat yang berfungsi untuk membuang kalor dari dalam ruangan showcase menuju udara luar dan menurunkan temperatur refrigeran dari bentuk gas menjadi cair. Pada penelitian showcase ini menggunakan kondensor jenis pipa dengan jari-jari penguat, dengan bentuk lintasan 12U ditambah dengan kondensor 8U dengan bentuk dan jenis yang sama.

Gambar 3.2 Kondensor

(https://thai.alibaba.com/product-detail/refrigerator-condenser-refrigerator-parts-type-of-condenser-1295289274.html)

Spesifikasi kondensor :

Jumlah sirip : 66 buah

Diameter sirip : 1,2 mm

Bahan sirip : baja

Diameter pipa : 4,8 mm

Bahan pipa : besi

Panjang kondensor 12U : 92,5 cm Panjang kondensor 8U : 60 cm Lebar kondensor 12U dan 8U : 45,2 cm

c. Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi sebagai alat menurunkan tekanan refrigeran cair dari kondensor ke evaporator di dalam sistem showcase. Pada penelitan showcase ini menggunakan pipa kapiler dengan panjang 1 m berdiameter 0,031 inch dan pipa berbahan tembaga.

Gambar 3.3 Pipa kapiler

d. Evaporator

Evaporator merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyerap kalor dari dalam ruangan showcase sehingga refrigeran berubah fase dari fase cair menjadi fase gas. Pada peneitian showcase ini menggunakan evaporator jenis kering dengan pipa plat datar.

Gambar 3.4 Evaporator Spesifikasi evaporator :

Bahan plat evaporator : alumunium Bahan pipa evaporator : tembaga Panjang evaporator : 65,5 cm Lebar evaporator : 40 cm

e. Filter

Filter merupakan sebuah alat yang mempunyai fungsi menyaring kotoran– kotoran yang berbentuk padat yang terbawa refrigeran agar tidak menyumbat pipa kapiler..

f. Refrigeran

Refrigeran merupakan suatu zat yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya, dipakai untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Pada penelitian showcase ini menggunakan refrigeran R134a.

Gambar 3.6 Tabung berisi refrigeran R134a

3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase

Beberapa peralatan pendukung dalam proses pembuatan showcase sebagai berikut:

a. Pemotong Pipa (Tube Cutter)

Tube cutter berfungsi sebagai alat untuk memotong pipa tembaga karena hasil potongan pipa yang dilakukan tube cutter rapih dan tidak membuat pipa bengkok sehingga mempermudah dalam proses pengelasan.

Gambar 3.7 Pemotong pipa (tube cutter)

(http://olx.co.id/iklan/pipe-cutter-alat-potong-pipa-tembaga-IDjdfPu.html)

b. Pelebar Pipa (Tube Expander)

Tube expander berfungsi sebagai alat untuk melebarkan diameter ujung pipa tembaga agar pipa tembaga dapat disambungkan pada pipa tembaga yang lainnya.

Gambar 3.8 Pelebar pipa (tube expander)

c. Tang Ampere

Tang ampere berfungsi sebagai alat untuk mengukur besarnya arus (A) dan tegangan pada kompresor.

Gambar 3.9 Tang ampere

d. Manifold Gauge

Manifold gauge berfungsi sebagai alat untuk mengukur tekanan refrigeran dalam sistem pendinginan baik pada saat pendinginan maupun pada saat beroperasi. Tekanan yang dapat dilihat pada manifold gauge yaitu tekanan evaporator atau tekanan hisap kompresor dan tekanan kondensor (biru) atau tekanan keluaran kondensor (merah).

Gambar 3.10 Manifold gauge

e. Thermostat

Thermostat berfungsi sebagai alat untuk mengatur suhu ruangan showcase

Gambar 3.11 Thermostat

( https://www.bukalapak.com/p/rumah-tangga/elektronik-1111/lain-lain-220/312euj-jual-thermostat-kulkas-aruki-type-133)

f. Metil

Metil merupakan cairan yang berfungsi sebagai untuk membersihkan saluran-saluran pipa. Penggunaan metil sebanyak satu tutup botol metil.

Gambar 3.12 Metil

g. Kipas (Fan) Evaporator

Kipas (cooling fan) berfungsi untuk mensirkulasikan udara dingin evaporator dalam ruangan pendinginan showcase berukuran 120 x 120 x 38 mm berdaya 21 W sebanyak 2 buah dan jumlah daun baling-baling kipas sebanyak 7 buah.

Gambar 3.13 Fan evaporator h. Kipas Kondensor

Kipas (cooling fan) kondensor berfungsi untuk mempercepat proses pelepasan kalor ke lingkungan berukuran 120 x 120 x 38 mm berdaya 21 W sebanyak 4 buah dan jumlah daun baling-baling kipas sebanyak 7 buah.

Gambar 3.14 Fan kondensor i. Alat dan Bahan Las

Berfungsi sebagai menyambung atau melepaskan dan menambal pipa tembaga pada sistem pendinginan showcase. Bahan las yang digunakan untuk penyambungan pipa ialah kuningan dan borak.

Gambar 3.15 Alat las j. Pompa Vakum

Pompa vakum berfungsi untuk menghilangkan refrigeran dari sistem pendinginan sehingga gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara uap air tidak mengganggu refrigerasi dan tidak memperpendek umur filter karena uap air yang berlebihan.

Gambar 3.16 Pompa vakum

(

k. Alumunium

Berfungsi sebagai kerangka dasar yang digunakan pembuatan mesin

showcase.

Gambar 3.17 Alumunium

(http://www.alumitec.com.au/aluminium-extrusion.php) l. Styrofoam

Styrofoam digunakan untuk melapisi kerangka pada bagian dalam showcase

agar sistem pendinginan semakin cepat.

3.3 Pembuatan Showcase

Beberapa langkah-langkah yang dilakukan dalam proses pembuatan

showcase yaitu :

a. Mempersiapkan komponen-komponen utama showcase seperti kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator, filter, refrigeran R134a, serta alat-alat pendukung manifold gauge, alat pemotong pipa, pompa vakum, alat las dan alat-alat lainnya yang dipergunakan dalam pembuatan showcase.

b. Merancang dan membuat kerangka almunium showcase. Proses ini membutuhkan alat pemotong almunium, bor dan paku keling untuk menyambung seluruh bagian showcase.

Gambar 3.19 Kerangka showcase.

c. Pemasangan kompresor pada bagian bawah kerangka showcase dan pengelasan kompresor dengan kondensor disertai pemasangan manifold gauge diantara kedua komponen tersebut.

Gambar 3.20 Pengelasan kompresor dengan kondensor dan pemasangan

manifold gauge

d. Pemasangan kondensor pada bagian belakang kerangka showcase dan pengelasan kondensor yang disambungkan dengan cara dilas pada lubang masukan filter, kemudian las pipa keluaran filter dengan masukan pipa kapiler.

Gambar 3.21 Pengelasan kondensor dengan filter

e. Pemasangan evaporator pada bagian dalam kerangka showcase yang disambungkan dengan cara dilas pada pipa keluaran pipa kapiler, dan

pengelasan pipa tembaga keluaran evaporator dengan pipa tembaga masukan kompresor.

Gambar 3.22 Pemasangan evaporator

f. Pengisian metil untuk membersihkan saluran-saluran pipa dan untuk pengecekan kebocoran pipa saluran pada showcase. Proses pengisian metil dilakukan dengan cara melubangi pipa kapiler pada salah satu lubang keluaran filter, lalu hidupkan kompresor, kemudian berikan 1 tutup botol pada ujung pipa kapiler yang telah dilubangi tadi agar kotoran yang menyumbat pipa kapiler keluar, dan terakhir matikan kompresor kemudian las ujung pipa kapiler keluaran filter tersebut.

g. Pemvakuman showcase yang menggunakan pompa vakum berfungsi untuk mengeluarkan udara yang terjebak dalam saluran dalam pipa agar proses pendinginan dan kerja mesin showcase dapat berjalan secara maksimal. h. Proses pengisian refrigeran R134a, dalam proses ini diperlukan refrigeran

dalam siklus showcase harus sesuai standar kerja showcase agar bekerja secara maksimal.

Gambar 3.23 Pengisian refigeran R134a

i. Pemasangan 4 kipas berdaya 21 watt dengan kerangka penyangga di belakang kondensor untuk mempercepat proses pelepasan kalor ke lingkungan sehingga proses pendinginan pada ruangan dalam showcase

lebih cepat.

Gambar 3.24 Pemasangan kipas di belakang kondensor

j. Pemasangan thermostat pada kerangka showcase dan kabel penghubung antara kompresor dan thermostat. Thermostat berfungsi memutus aliran listrik menuju kompresor ketika suhu yang diinginkan telah tercapai.

Gambar 3.25 Pemasangan thermostat

k. Pemasangan kipas (fan) pada ruangan dalam showcase befungsi mensirkulasikan udara dingin evaporator agar udara dingin dalam ruangan

showcase menyebar merata ke seluruh ruangan showcase.

Gambar 3.26 Pemasangan kipas ruangan pendinginan showcase

l. Pemasangan rak dan styrofoam pada bagian dinding dalam kerangka

showcase. Berfungsi untuk meletakan minuman dan meminimalisir suhu dari luar masuk ke dalam ruangan showcase.

50

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1 Alur Penelitian

Pada Gambar 4.1 ini menunjukan diagram alur pembuatan dan penelitian mesin showcase.

4.2 Objek Penelitian

Mesin yang diteliti merupakan showcase dengan siklus kompresi uap hasil rancangan sendiri dengan komponen standar yang tersedia di pasaran.

Showcase yang dirancang berukuran: panjang 50 cm x lebar 57 cm x tinggi 160

cm, dan untuk ukuran ruang pendinginan: panjang 46 cm, lebar 48 cm dan tinggi 97 cm. Showcase dibuat menggunakan daya kompresor 1/3 HP dengan tambahan 4 kipas atau fan berdaya 21 watt yang dipasang di belakang kondensor. Proses yang terjadi di dalam showcase ini dilakukan dengan cara kontak langsung dengan benda yang ada di dalam ruangan evaporator.

4.3 Posisi Alat Ukur Pada Skematik Alat Penelitian

Gambar 4.3 merupakan skematik mesin pendingin yang diteliti. Dalam skematik ini ditentukan posisi titik–titik yang akan dipasang alat termokopel dari

showcase dengan siklus kompresi uap yang sudah dirangkai.

Gambar 4.3 Posisi alat ukur pada skematik mesin showcase

Keterangan untuk Gambar 4.3:

Titik 1: Termokopel dan penampil suhu digital (T1)

Berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran masuk kompresor. Titik 1: Manifold gauge (P1)

Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran masuk kompresor. Titik 2: Manifold gauge (P2)

Berfungsi untuk mengukur tekanan refrigeran keluar kompresor. Titik 2: Termokopel dan penampil suhu digital (T2)

Berfungsi untuk mengukur suhu refigeran keluar kompresor. Titik 3: Termokopel dan penampil suhu digital (T3)

4.4 Alat Bantu Penelitian

Alat bantu penelitian yang digunakan selama proses pengambilan data berlangsung :

a. Termokopel dan penampil suhu digital

Termokopel berfungsi sebagai sensor suhu untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik. Penampil suhu berfungsi menampilkan nilai suhu yang diukur. Suhu yang diukur suhu masuk kompresor (T1), suhu masuk kondensor (T2), dan suhu keluar kondensor (T3),dan suhu

ruang pendinginan showcase (T4).

Gambar 4.4 Termokopel dan penampil suhu digital

(http://www.id.aliexpress.com)

b. Stopwatch

Stopwatch berfungsi sebagai mengukur waktu yang dibutuhkan pada saat pengujian.

Gambar 4.5 Stopwatch

(http://www.mansionathletics.com)

c. Pemanas Air

Pemanas air berfungsi untuk memanaskan air hingga suhu 100 oC 1 atm untuk proses kalibrasi termokopel.

Gambar 4.6 Pemanas Air

(https://www.tokopedia.com/warunglistrik/elemen-pemanas-air-350-w-water-heater-merk-intra)

d. Air Teh

Air teh berfungsi sebagai beban pendingin pada mesin showcase yang diteliti.

Gambar 4.7 Air teh (3.bp.blogspot.com) e. P-h Diagram R134a

P-h diagram ini berfungsi untuk menggambarkan siklus kompresi uap

showcase. Dengan p-h diagram, dapat diketahui nilai entalpi disetiap titik yang

diteliti (h1, h2, h3 dan h4), suhu evaporator (Te), suhu kondensor (Tc) suhu

masuk kompresor (T1), suhu keluar kompresor (T2), dan suhu keluar kondensor

(T3).

4.5 Variasi Penelitian

Penelitian dilakukan dengan cara memvariasikan kondisi kipas pendingin kondensor: tanpa kipas, menggunakan 2 kipas, dan menggunakan 4 kipas, masing-masing kipas berdaya 21 watt. Posisi kipas berada di belakang kondensor yang digunakan untuk mempercepat proses pelepasan kalor.

4.6 Cara Pengambilan Data

Cara yang dilakukan untuk memperoleh data dengan proses sebagai berikut:

a. Menyiapkan termokopel yang sudah di kalibrasi

b. Memasang termokopel pada pipa masuk kompresor, pipa keluar kompresor, suhu ruang pendinginan, dan pipa keluar kondensor.

c. Menghidupkan mesin showcase setelah melakukan langkah a dan b d. Pencatatan dalam pengambilan data yaitu:

T1: Suhu refrigeran saat masuk kompresor, oC.

T2: Suhu refrigeran saat keluar kompresor, oC.

T3: Suhu refrigeran saat keluar kondensor, oC.

T4: Suhu ruang pendinginan showcase, oC.

P1: Tekanan refrigeran masuk kompresor, Psig.

P2: Tekanan refrigeran keluar kompresor, Psig.

Pengukuran suhu dan pengukuran tekanan dilakukan setiap 20 menit sekali hingga kompresor mati dan mencapai suhu kerja showcase. Tabel 4.1 merupakan tabel untuk mencatat hasil pengukuran suhu dan tekanan.

Tabel 4.1 Tabel pencatatan hasil pengukuran suhu dan pengukuran tekanan

4.7 Cara Mengolah Data dan Pembahasan

Prosedur pengolahan data dan pembahasan yang digunakan selama penelitian berlangsung :

a. Setelah memperoleh atau mencatat semua data suhu dan tekanan pada tabel 4.1, maka langkah selanjutnya yaitu menggambarkan hasil proses siklus kompresi uap pada p-h diagram.

b. Dari gambar siklus kompresi uap pada p-h diagram dapat diperoleh nilai entalpi (h1, h2, h3, dan h4), suhu kondensor (Tc), dan suhu evaporator (Te).

c. Setelah nilai entalpi diketahui kemudian digunakan untuk menghitung kalor yang dilepas oleh kondensor, kalor yang diserap evaporator, kerja yang No Waktu t

(menit) T1

(oC) T2

(oC)

T3

(oC)

T4

(oC)

P1 (psig) P2 (psig) I (Ampere)

1 20

2 40

3 60

4 80

5 100

6 120

7 140

8 160

9 180

10 200

11 220

12 240

13 260

14 280

15 300

dilakukan kompresor, COPaktual, COPideal , efisiensi, serta laju aliran massa

refrigeran dari showcase tersebut.

d. Perhitungan dan pengolahan data dapat menggunakan persamaan yang ada seperti pada Persamaan (2.1) menghitung kerja kompresor, Persamaan (2.2) menghitung energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout), Persamaan (2.3) menghitung energi kalor yang diserap

oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin), pada Persamaan (2.4)

menghitung (COPaktual), Persamaan (2.5) menghitung (COPideal), Persamaan

(2.6) menghitung efisiensi dan Persamaan (2.7) menghitung laju aliran massa refrigeran.

e. Hasil-hasil perhitungan kemudian digambarkan dalam bentuk grafik terhadap waktu.

f. Hasil-hasil penggambaran grafik kemudian dibahas dengan mempertimbangkan hasil-hasil sebelumnya dan mengacu pada tujuan penelitian untuk mempermudah dalam pembahasan.

4.8 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Kesimpulan dapat diperoleh dari pembahasan hasil penelitian yang sudah dilakukan. Kesimpulan adalah intisari dari pembahasan dan kesimpulan harus dapat menjawab tujuan dari penelitian.

59

BAB V

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN, DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil Penelitian

Dari hasil penelitian yang dilakukan pada mesin showcase dengan variasi 2 dan 4 kipas pendingin kondensor diperoleh hasil, suhu refrigeran masuk kompresor, suhu refrigeran keluar kompresor, suhu ruangan, suhu keluar kondensor, tekanan refrigeran masuk dan keluar kompresor sesuai dengan skematik yang digambarkan (Gambar 4.3), serta nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor, suhu refrigeran evaporator dan tegangan 220 V sesuai yang ada di lab.

a. Hasil penelitian showcase tanpa kipas pendingin kondensor

Hasil penelitian showcase tanpa kipas di belakang kondensor untuk nilai rata-rata suhu masuk kompresor (T1), suhu keluar kompresor (T2), suhu keluar

kondensor (T3), dan arus listrik (ampere) hingga suhu ruangan mencapai 6 oC

disajikan pada Tabel 5.1.

Tabel 5.1 Data hasil penelitian suhu keluar kompresor, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor dan suhu ruangan tanpa menggunakan kipas

pendingin kondensor

No Waktu (Menit)

Suhu (oC) _I

(Ampere)

T1 T2 T3 T4

1 0 28,2 30,6 29,9 28,8 0,90

2 20 18,3 71,4 49,3 17,5 0,90

3 40 17,8 81,3 50,4 14,3 0,90

4 60 17,5 87,3 49,9 12,1 0,90

5 80 17,8 88,7 50,1 10,8 0,90

Tabel 5.1 Lanjutan data hasil penelitian suhu keluar kompresor, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor dan suhu ruangan tanpa

menggunakan kipas pendingin kondensor No Waktu (Menit) Suhu (

o

C) _I

(Ampere)

T1 T2 T3 T4

7 120 16,2 89,9 49.8 8,5 0,90

8 140 16,5 91,6 49,6 8,0 0,90

9 160 16,2 91,5 49,7 7,6 0,90

10 180 15,6 91,1 49,5 7,2 0,90

11 200 17,7 91,9 49,3 6,8 0,90

12 220 16,7 89,9 49,7 6,5 0,90

13 240 17,1 90,6 49,9 6,3 0,90

14 260 18,9 88,9 49,6 6,2 0,90

15 280 18,1 90,3 49,4 6,0 0,90

Hasil penelitian showcase dengan menggunakan 2 kipas pendingin kondensor untuk nilai rata-rata suhu masuk kompresor (T1), suhu keluar

kompresor (T2), suhu keluar kondensor (T3), dan arus listrik (ampere) hingga

suhu ruangan mencapai 6oC disajikan pada Tabel 5.2.

Tabel 5.2 Data hasil penelitian suhu keluar kompresor, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor dan suhu ruangan dengan menggunakan 2

kipas pendingin kondensor No Waktu

(Menit)

Suhu (oC) _I

(Ampere)

T1 T2 T3 T4

1 0 28,5 30,5 29,7 28,8 0,92

2 20 17,5 62,8 32,2 16,2 0,92

3 40 16,8 64,8 34,3 13,5 0,92

4 60 18,0 71,4 34,4 11,4 0,92

5 80 18,7 73,1 34,6 9,9 0,92

6 100 17,2 72,7 34,8 8,6 0,92

7 120 17,8 74,2 34,7 7,2 0,92

8 140 18,1 74,9 34,6 6,8 0,92

Hasil penelitian showcase dengan menggunakan 4 kipas pendingin kondensor untuk nilai rata-rata suhu masuk kompresor (T1), suhu keluar

kompresor (T2), suhu keluar kondensor (T3) dan arus listrik (ampere) hingga

suhu ruangan mencapai 6 oC disajikan pada Tabel 5.3.

Tabel 5.3 Data hasil penelitian suhu keluar kompresor, suhu keluar kompresor, suhu keluar kondensor dan suhu ruangan dengan menggunakan 4

kipas pendingin kondensor

No Waktu (Menit)

Suhu (oC) I

(Ampere)

T1 T2 T3 T4

1 0 28,6 30,2 29,4 28,8 0,94

2 20 20,1 60,8 31,6 16,5 0,94

3 40 19,4 67,6 31,7 12,8 0,94

4 60 20,2 74,1 31,9 10,2 0,94

5 80 20,1 75,8 31.6 8,1 0,94

6 100 20,3 77,8 31,5 6,9 0,94

7 120 20,2 79,2 31,3 6,0 0,94

b. Nilai Tekanan

Hasil penelitian nilai tekanan masuk kompresor (P1), dan nilai tekanan

keluar kompresor (P2) dihasilkan tanpa kipas kondensor, menggunakan 2 kipas

kondensor dan menggunakan 4 kipas kondensor hingga suhu 6 oC disajikan pada Tabel 5.4.

Tabel 5.4 Nilai tekanan pengukuran masuk dan keluar showcase tanpa kipas, menggunakan 2 kipas, dan menggunakan 4 kipas pendingin kondensor hingga suhu 6oC dalam tekanan terukur satuan psi

No Waktu (menit)

Tanpa Kipas Menggunakan 2 kipas

Menggunakan 4 kipas Tekanan (psi) Tekanan (psi) Tekanan (psi)

P1 P2 P1 P2 P1 P2

1 0 0 120 0 120 0 120

2 20 5 130 0 135 0 130

3 40 5 215 0 140 0 130

4 60 5 220 0 140 0 130

5 80 5 220 0 140 0 130

6 100 5 220 0 140 0 130

7 120 5 220 0 140 0 130

8 140 5 220 0 140

9 160 5 220 0 140

10 180 5 220

11 200 5 220

12 220 5 210

13 240 5 210

14 260 5 210

15 280 5 210

Hasil penelitian untuk nilai tekanan masuk kompresor (P1), dan nilai

tekanan keluar kompresor (P2) dihasilkan tanpa kipas, menggunakan 2 kipas

dan menggunakan 4 kipas kondensor hingga suhu ruangan pendinginan 6oC. Data ini didapatkan dari hasil pengujian data. Data awal terukur satuan psi maka jika diubah ke dalam tekanan absolut dengan satuan bar dapat di konversikan dengan cara tekanan pengukuran ditambah 14,7 hasilnya dikalikan dengan 0,0689476

Tabel 5.5 Nilai tekanan absolut masuk dan keluar showcase tanpa kipas, menggunakan 2 kipas, dan menggunakan 4 kipas pendingin kondensor hingga suhu 6 oC dalam tekanan terukur satuan bar

No Waktu (Menit)

Tanpa kipas Menggunakan 2 kipas

Menggunakan 4 kipas Tekanan (bar) Tekanan (bar) Tekanan (bar)

P1 P2 P1 P2 P1 P2

1 0 1,01 9,29 1,01 9,29 1,01 9,29 2 20 1,36 9,98 1,01 10,32 1,01 9,98 3 40 1,36 15,83 1,01 10,66 1,01 9,98 4 60 1,36 16,18 1,01 10,66 1,01 9,98 5 80 1,36 16,18 1,01 10,66 1,01 9,98 6 100 1,36 16,18 1,01 10,66 1,01 9,98 7 120 1,36 16,18 1,01 10,66 1,01 9,98 8 140 1,36 16,18 1,01 10,66

9 160 1,36 16,18 1,01 10,66 10 180 1,36 16,18

11 200 1,36 16,18 12 220 1,36 15,49 13 240 1,36 15,49 14 260 1,36 15,49 15 280 1,36 15,49

c. Nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu refrigeran evaporator Hasil pengolahan data tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor, diperoleh nilai entalpi tiap titik (h1, h2, h3, h4), suhu refrigeran kondensor (Tc)

dan suhu refrigeran evaporator (Te) yang menggunakan P-h diagram disajikan

Tabel 5.6 Nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu refrigeran evaporator tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor

No Waktu (menit)

Tanpa kipas pendingin kondensor

Suhu oC Nilai entalpi (kJ/kg)

h1 h2 h3 h4 Te Tc

1 0 426,2 485,0 241,0 241,0 -26,2 36,7 2 20 417,8 469,8 269,6 269,6 -20,7 39,4 3 40 417,5 479,4 270,9 270,9 -20,7 56,6 4 60 417,2 478,8 270,6 270,6 -20,7 57,3 5 80 417,5 479,1 270,9 270,9 -20,7 57,3 6 100 417,4 478,8 270,5 270,5 -20,7 57,3 7 120 416,1 477,4 270,5 270,5 -20,7 57,3 8 140 416,5 477,5 270,1 270,1 -20,7 57,3 9 160 416,1 477,8 270,3 270,3 -20,7 57,3 10 180 415,8 477,0 269,8 269,8 -20,7 57,3 11 200 417,4 478,8 269,6 269,6 -20,7 57,3 12 220 416,6 477,6 270,3 270,3 -20,7 55.8 13 240 416,8 477,9 270,6 270,6 -20,7 55.8 14 260 418,6 479,5 270,4 270,4 -20,7 55.8 15 280 418,4 479,3 269,8 269,8 -20,7 55.8

Hasil pengolahan data dengan menggunakan 2 kipas pendingin kondensor, diperoleh nilai entalpi tiap titik (h1, h2, h3, h4), suhu refrigeran kondensor (Tc),

dan suhu refrigeran evaporator (Te) yang menggunakan P-h diagram disajikan

Tabel 5.7.

Tabel 5.7 Nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu refrigeran evaporator menggunakan 2 kipas pendingin kondensor

No Waktu (menit)

Menggunakan 2 kipas pendingin kondesor Nilai entalpi (kJ/kg) Suhu oC

h1 h2 h3 h4 Te Tc

1 0 425,9 484,0 240,2 240,2 -26,2 36,7 2 20 417,4 475,0 244,0 244,0 -26,2 40,6 3 40 415,9 475,3 246,8 246,8 -26,2 41,8

Tabel 5.7 Lanjutan nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu refrigeran evaporator dengan menggunakan 2 kipas kondensor

No Waktu

Menggunakan 2 kipas pendingin kondensor Nilai entalpi (kJ/kg) Suhu oC

h1 h2 h3 h4 Te Tc

4 60 418,2 477,1 247,2 247,2 -26,2 41,8 5 80 418,5 478,1 247,5 247,5 -26,2 41,8 6 100 417,2 477,1 247,9 247,9 -26,2 41,8 7 120 417,7 477,9 247,7 247,7 -26,2 41,8 8 140 417,8 478,5 247,5 247,5 -26,2 41,8 9 160 417,7 477,9 247,7 247,7 -26,2 41,8

Hasil pengolahan data showcase dengan menggunakan 4 kipas kondensor, diperoleh nilai entalpi tiap titik (h1, h2, h3, h4), suhu refrigeran kondensor (Tc),

dan suhu refrigeran evaporator (Te) yang menggunakan P-h diagram disajikan

Tabel 5.8.

Tabel 5.8 Nilai entalpi, suhu refrigeran kondensor dan suhu refrigeran evaporator menggunakan 4 kipas pendingin kondensor

No Waktu (menit)

Menggunakan 4 kipas pendingin kondensor Nilai entalpi (kJ/kg) Suhu oC

h1 h2 h3 h4 Te Tc

1 0 427,5 485,5 239,4 239,4 -26,2 36,7 2 20 419,9 478,5 244,3 244,3 -26,2 39,4 3 40 418,8 476,7 244,7 244,7 -26,2 39,4 4 60 420,1 478,6 245,0 245,0 -26,2 39,4 5 80 419,9 478,5 244,3 244,3 -26,2 39,4 6 100 420,2 478,7 244,2 244,2 -26,2 39,4 7 120 420,1 478,6 243,9 243,9 -26,2 39,4

5.2 Perhitungan

a. Menghitung kerja kompresor persatuan massa refrigeran (Win)

Besarnya kerja kompresor persatuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.1) yaitu Win = h2 – h1 (kJ/kg). Sebagai contoh perhitungan untuk

perhitungan Win dapat diambil dari data pada menit ke 280 tanpa menggunakan

kipas pendingin kondensor (data nilai entalpi untuk perhitungan disajikan pada Tabel 5.9).

Win = (h2 – h1)kJ/kg

Win = (479,3 – 418,4) kJ/kg

Win = 60,9 kJ/kg

Tabel 5.9 Nilai kerja kompresor tanpa kipas pendingin kondensor (Win)

No Waktu (menit) Tanpa kipas pendingin kondensor (kJ/kg)

h1 h2 Win

1 0 426,2 485,0 58,8

2 20 417,8 469,8 52,0

3 40 417,5 479,4 61,9

4 60 417,2 478,8 61,6

5 80 417,5 479,1 61,6

6 100 417,4 478,8 61,4

7 120 416,1 477,4 61,3

8 140 416,5 477,5 61,0

9 160 416,1 477,8 61,7

10 180 415,8 477,0 61,2

11 200 417,4 478,8 61,4

12 220 416,6 477,6 61,0

13 240 416,8 477,9 61,1

14 260 418,6 479,5 60,9

Tabel 5.10 Nilai kerja kompresor menggunakan 2 kipas pendingin kondensor (Win)

No Waktu (menit) Menggunakan 2 kipas pendingin kondensor (kJ/kg)

h1 h2 Win

1 0 425,9 484,0 58,1

2 20 417,4 475,0 57,6

3 40 415,9 475,3 59,4

4 60 418,2 477,1 58,9

5 80 418,5 478,1 59,6

6 100 417,2 477,1 59,9

7 120 417,7 477,9 60,2

8 140 417,8 478,5 60,7

9 160 417,7 477,9 60,2

Tabel 5.11 Nilai kerja kompresor menggunakan 4 kipas pendingin kondensor (Win)

No Waktu (menit)

Menggunakan 4 kipas pendingin kondensor (kJ/kg)

h1 h2 Win

1 0 427,5 485,5 58,0

2 20 419,9 478,5 58,6

3 40 418,8 476,7 57,9

4 60 420,1 478,6 58,5

5 80 419,9 478,5 58,6

6 100 420,2 478,7 58,5

7 120 420,1 478,6 58,5

b. Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran (Qout)

Besarnya energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.2 yaitu Qout = h2 – h3 (kJ/kg). Sebagai

121 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

122 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

123 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

124 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

125 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

126 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI