KARAKTERISTIK FREEZER DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 205 CM TUGAS AKHIR - Karakteristik freezer dengan panjang pipa kapiler 205 cm - USD Repository

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KARAKTERISTIK FREEZER DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 205 CM TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

NICOLAUS FERRY RISCO WIJAYA NIM : 095214031 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE CHARACTERISTICS OF FREEZER WITH 205 CM LENGTH CAPILLARY FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By:

NICOLAUS FERRY RISCO WIJAYA NIM : 095214031 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : NICOLAUS FERRY RISCO WIJAYA Nomor Mahasiswa : 095214031 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :

KARAKTERISTIK FREEZER DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 205

CM.

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya 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. Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal, 15 November 2013 Yang menyatakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRAK

Kebutuhan akan mesin pembeku semakin luas. Salah satu mesin pembeku yang sering digunakan sehari

– hari adalah freezer. Freezer dipergunakan untuk membekukan bahan bahan yang ada didalamnya. Dengan kondisi yang beku, bahan makanan dapat awet dalam waktu yang relatif lama.

Penelitian dilakukan di laboratorium. Freezer yang dipergunakan dalam penelitian memakai siklus kompresi uap dan menggunakan pipa kapiler dengan panjang 205 cm. Daya kompresor yang dipakai sebesar 115 W. Evaporator dan kondenser yang digunakan adalah komponen standar dari mesin freezer berdaya 115 W. Data-data penelitian yang diambil pada penelitian meliputi suhu dan tekanan pada freezer. Nilai entalpi diambil dari P-h diagram yang didasarkan nilai suhu dan tekanan dari hasil penelitian. Perhitungan kalor yang diserap evaporator, kalor yang dibuang kondenser dan kerja kompresor serta COP didasarkan pada entalpi yang diperoleh dari diagram P-h.

Dari hasil penelitian didapatkan (a) freezer yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik (b) kerja kompresor persatuan massa refrigeran mulai tetap sebesar 63 kJ/kg pada t ≥ 420 menit (c) kalor yang dilepas kondenser persatuan massa refrigeran Q kondenser sebesar 204 kJ/kg mulai saat t ≥ 270 menit (d) kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran adalah 142 kJ/kg pada saat t ≥ 120 menit (e) koefisien prestasi (COP) freezer pada waktu t= 420 menit, adalah 2,24.

Kata kunci : freezer, COP, kondenser, evaporator, siklus kompresi uap.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Puji syukur atas berkah dan rahmat Tuhan Yang Maha Sempurna, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan merupakan penelitian yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan langsung cara pembuatan dari awal, pengambilan data, pemahaman tentang prinsip kerja alat, dan solusi yang tepat terhadap masalah yang dihadapi.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul

“Karakteristik

Freezer Dengan Panjang Pipa Kapiler 205 cm . Keberhasilan pada Tugas Akhir

ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Ketua Program studi Teknik Mesin, dan selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

4. Ag. Rony Windaryawan yang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan fasilitas laboratorium untuk keperluan penelitian ini.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

5. Stephanus Sumadi dan Bernadeta Tri Suyatin selaku orang tua yang selalu memberi dorongan doa dan motivasi kepada penulis.

6. Yulia Indah permatasari yang telah memberi dukungan semangat dan doa kepada penulis.

7. Hoho, Dito, Aji, Renold dan teman-teman teknik mesin angkatan 2009 yang membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan Tugas Akhir ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum diperoleh, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Terima kasih.

Yogyakarta, …

Penulis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i TITLE PAGE ...................................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA................................ ........ v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................... vi ABSTRAK .......................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii DAFTAR ISI ....................................................................................................... x DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................

1 1.l Latar Belakang ....................................................................................

1 1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................

3 1.3 Batasan Masalah ................................................................................

3 1.4 Manfaat Penelitian ..............................................................................

4 BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ............................. 5 2.1 Freezer ...............................................................................................

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2 Refrigeran ..........................................................................................

2.3 Siklus Kompresi Uap Standar ........................................................... 10

2.4 Tinjauan Pustaka ................................................................................ 14

BAB III. PERANGKAIAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN ...... 17 3.l Perangkaian Alat ................................................................................ 17

3.2 Metodologi Penelitian ......................................................................... 22

BAB IV. HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .... 26

4.1. Hasil Penelitian ................................................................................. 26

4.2 Perhitungan ....................................................................................... 29

4.3. Pembahasan ....................................................................................... 35

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 38

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 38

5.2 Saran .................................................................................................... 39 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 40 LAMPIRAN ........................................................................................................ 41

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Tekanan kompresor. ............................................................................. 26Tabel 4.2. Suhu masuk kompresor dan keluar kompresor. ................................... 27Tabel 4.3. Suhu kondenser, masuk kondenser dan keluar kondenser .................. 28Tabel 4.4. Suhu masuk evaporator dan suhu evaporator ...................................... 28Tabel 4.5. Nilai entalpi .......................................................................................... 29Tabel 4.6. Kalor yang diserap evaporator ........................................................... . 30Tabel 4.7. Kerja kompresor.................................................................................. 31Tabel 4.8. Kalor yang dilepas kondenser............................................................. 32Tabel 4.9. COP dari waktu ke waktu.................................................................... 34

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Freezer ............................................................................................ 5Gambar 2.2. Kompresor ..................................................................................... 6Gambar 2.3. Kondenser ...................................................................................... 7Gambar 2.4. Evaporator plat ............................................................................... 8Gambar 2.5. Pipa kapiler..................................................................................... 9Gambar 2.6. Filter................................................................................................ 9Gambar 2.7. Komponen utama freezer siklus kompresi uap standar .................. 11Gambar 2.8. Diagram P-h siklus kompresi uap .................................................. 12

Gambar 3.1.Kompresor. ....................................................................................... 17 Gambar 3.2.Kondensor jenis U. ........................................................................... 18

Gambar 3.3 Pipa kapiler. ...................................................................................... 19Gambar 3.4. Evaporator jenis plat........................................................................ 20Gambar 3.5. Filter ............................................................................................... 20Gambar 3.6. Tube cutter ...................................................................................... 21Gambar 3.7. Tang ampere ................................................................................... 21Gambar 3.8. Presure gauge .................................................................................. 22Gambar 3.9. Freezer. ............................................................................................ 23Gambar 3.10. Posisi penempatan alat ukur ......................................................... 24Gambar 3.11. Contoh menggambar pada P-h diagram ....................................... 25

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.1. Kalor yang diserap evaporator dari waktu ke waktu ....................... 30Gambar 4.2. Kerja kompresor dari waktu ke waktu ............................................ 32Gambar 4.3. Kalor yang dilepas condenser dari waktu ke waktu ....................... 33Gambar 4.4. COP aktual dari waktu ke waktu .................................................... 35

DAFTAR LAMPIRAN

Nilai entalpi pada waktu t = 30 menit ...........................................................

50 Nilai entalpi pada waktu t = 330 menit .........................................................

56 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

55 Nilai entalpi pada waktu t = 480 menit .........................................................

54 Nilai entalpi pada waktu t = 450 menit .........................................................

53 Nilai entalpi pada waktu t = 420 menit .........................................................

52 Nilai entalpi pada waktu t = 390 menit .........................................................

51 Nilai entalpi pada waktu t = 360 menit .........................................................

49 Nilai entalpi pada waktu t = 300 menit .........................................................

41 Nilai entalpi pada waktu t = 60 menit ...........................................................

48 Nilai entalpi pada waktu t = 270 menit .........................................................

47 Nilai entalpi pada waktu t = 240 menit .........................................................

46 Nilai entalpi pada waktu t = 210 menit .........................................................

45 Nilai entalpi pada waktu t = 180 menit .........................................................

44 Nilai entalpi pada waktu t = 150 menit .........................................................

43 Nilai entalpi pada waktu t = 120 menit .........................................................

42 Nilai entalpi pada waktu t = 90 menit ...........................................................

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada jaman modern ini, banyak ditemui mesin pendingin, seperti : di tempat perbelanjaan, di kantor, di alat transportasi, di dalam rumah tangga dan lain-lain. berfungsi untuk mendinginkan dan membekukan. Beberapa contoh mesin

Freezer

yang berfungsi untuk mendinginkan dan membekukan adalah : kulkas, freezer, ice maker,dispenser, cold srtorage, dan lain-lain. Sedangkan contoh yang digunakan sebagai sistem pengkondisian udara adalah : AC rumah tangga, AC industri, AC alat transportasi, water chiller, dan lain-lain. Sebagian besar mesin pendingin tersebut menggunakan siklus kompresi uap.

AC digunakan manusia untuk mendinginkan udara di dalam ruangan agar orang yang berada di dalam ruangan mendapatkan kondisi udara yang nyaman, meliputi suhu, kelembaban, disribusi dan kecepatan. Dengan adanya AC di dalam ruangan, diharapkan orang yang tinggal di dalam ruangan AC tersebut akan nyaman dan betah. Jika AC dipergunakan di dalam ruang kerja di kantor, diharapkan orang dapat bekerja secara optimal. Tetapi jika AC digunakan di dalam alat transportasi seperti mobil, bis, kereta api, pesawat terbang, dan kapal diharapkan orang orang yang berada di dalamnya dapat menikmati perjalanan dengan nyaman.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Kulkas digunakan sebagai pendingin sayur, daging, minuman, buah-buahan, telur, susu, dan lain-lain. Selain itu juga dapat digunakan untuk membekukan daging dan pembuatan es. Dengan mendinginkan bahan-bahan tersebut diharapkan dapat mengurangi perkembangan mikroorganisme agar bahan-bahan tersebut tidak cepat busuk,dengan kata lain menjaga agar tetap segar walaupun disimpan dalan jangka waktu yang lama.

Mesin pembeku (freezer, ice maker, cold storage) digunakan untuk membekukan bahan-bahan yang ada di dalamnya. Dengan adanya mesin pembeku orang dapat membekukan air menjadi es, buah-buahan segar menjadi buah- buahan beku, daging segar menjadi daging beku, maupun bahan makanan yang lain. Dengan kondisi yang beku, buah-buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama, bahkan sampai beberapa bulan. Hal ini memberi keuntungan dalam hal pengiriman buah-buahan, ice cream, bahan makanan dan daging dari satu tempat ke tempat lain dalam waktu yang cukup lama. Dengan adanya mesin pembeku orang dapat membuat es dengan kapasitas produksi seperti yang diinginkan. Untuk kapasitas kecil dan cepat orang dapat mempergunakan ice

maker.

Freezer berfungsi untuk mengubah air menjadi es. Pada olahraga ice skating,

lantai yang digunakan adalah hasil pembekuan air oleh freezer. Sehingga olahraga

ice skating dapat dilakukan dimana saja dan kapan saja tanpa menunggu musim

salju. Freezer juga dapat digunakan untuk membuat tempat hiburan bernuansa salju atau saat pameran patung es.

Mengingat fungsi freezer yang penting saat ini, maka penulis berkeinginan untuk mengenal, memahami dan mengerti kerja freezer beserta karakteristik freezer.

Batasan masalah yang diambil dalam pembuatan freezer : a.

Evaporator yang dipergunakan merupakan evaporator jenis plat.

Refrigeran yang dipergunakan dalam freezer : R134a.

Freezer yang dirancang menggunakan panjang pipa kapiler 205 cm, diameter standar 0,110 in.

Freezer yang dirancang menggunakan kompresor dengan daya 1/6 PK.

1.3. Batasan Masalah

Caranya dengen membuat freezer dengan kapasitas skala rumah tangga.

4. Mendapatkan nilai COP aktual mesin pendingin dari waktu ke waktu;

3. Mendapatkan besarnya kerja kompresor per satuan massa dari waktu ke waktu;

2. Mendapatkan besarnya energi kalor yang dilepas kondensor per satuan massa dari waktu ke waktu;

Mendapatkan besarnya energi kalor yang dihisap evaporator per satuan massa dari waktu ke waktu;

Mendapatkan karakteristik freezer yang dibuat : 1.

Tujuan penelitian adalah sebagai berikut : a. Membuat freezer dengan siklus kompresi uap standar yang dipergunakan untuk membekukan air; b.

1.2. Tujuan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Kompresor yang dipergunakan dalam penelitian adalah jenis kompresor hermetik.

1.4. Manfaat penelitian

Manfaat dari penelitian : a. Memberi pengalaman bagi peneliti dalam hal pembuatan dan penelitian dengan menggunakan freezer siklus kompresi uap.

Memberikan pemahaman bagi peneliti tentang freezer lain yang menggunakan siklus kompresi uap.

Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi bagi peneliti terkait freezer .

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II DASAR TEORI

2.1 Freezer

Freezer merupakan alat yang dapat menyerap kalor yang berada di

sekeliling evaporator, karena di dalamnya terjadi sirkulasi dari bahan pendingin atau refrigeran. Refrigeran bersirkulasi melepas dan menyerap kalor, serta terjadi perubahan tekanan pada sirkulasi tersebut. Sirkulasi ini terjadi secara berulang dan terus menerus. Di dalam sirkulasi ini jumlah refrigeran yang digunakan tetap, yang berubah hanya bentuknya. Komponen utama freezer yang menggunakan siklus kompresi uap terdiri atas: kompresor, kondenser, filter, pipa kapiler dan evaporator.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Komponen utama freezer meliputi : (a) kompresor (b) kondenser (c) evaporator (d) pipa kapiler (e) filter a.

Kompresor Fungsi kompresor adalah untuk menaikan tekanan refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Kompresor digunakan pada freezer dengan siklus kompresi uap standar adalah berjenis hermetik. Kompresor ini menempatkan motor listrik dengan komponen mekanik ada dalam satu rumah. Fase refrigeran ketika masuk dan keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas lanjut. Keuntungan dari kompresor hermetik adalah (a) tidak memakai sil pada porosnya sehingga jarang terjadi kebocoran refrigeran (b) bentuknya kecil dan sederhana (c) getaran kompresor lebih kecil,sehingga suaranya lebih tenang. Kerugian dari kompresor hermetik adalah (a) komponen yang rusak di bagian dalam rumah kompresor sulit untuk memperbaiki sebelum rumah kompresor dipotong (b) minyak pelumas di dalam kompresor sulit diperiksa.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Kondenser Proses kondensasi adalah proses perubahan refrigeran dari fase gas menjadi cair. Hal ini terjadi karena kalor dibuang oleh kondenser ke udara sekitar yang bersuhu lebih rendah. Proses penurunan suhu dan proses kondensasi yang terjadi pada kondenser berlangsung pada tekanan yang tetap. Suhu refrigeran ketika masuk pada kondenser bersuhu tinggi, dan ketika keluar kondenser bersuhu lebih rendah. Pada awal masuk kondenser, fase gas berada pada fase gas panas lanjut yang bersuhu tinggi sampai kemudian bersuhu lebih rendah pada fase uap jenuh. Proses pembuangan kalor oleh kondenser pada tahap berikutnya menyebabkan perubahan fase refrigeran dari gas menjadi cair, dan berlangsung pada suhu yang tetap.

Gambar 2.3 Kondenser

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Evaporator Fungsi evaporator adalah menyerap kalor dari beban dalam ruang evaporator. Beban yang bersuhu lebih tinggi akan diambil kalornya oleh evaporator. Kalor dapat mengalir karena adanya perbedaan suhu antara evaporator dan beban. Suhu beban lebih tinggi dari suhu evaporator. Kalor yang diserap evaporator digunakan untuk mengubah fase refrigeran dari fase cair menjadi gas. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap (isobaris) dan suhu yang tetap (isotermis). Suhu evaporator untuk freezer berada jauh dibawah 0

⁰C, sedangkan suhu beban dalam evaporator bersuhu tinggi.

Gambar 2.4 Evaporator plat d.

Pipa Kapiler Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran dari kondenser yang berwujud gas bertekanan tinggi ke evaporator dengan tekanan yang lebih rendah. Penurunan tekanan bisa terjadi karena pipa kapiler mempunyai diameter yang kecil sehingga ketika fluida mengalir di dalam pipa kapiler terjadi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2.5 Pipa Kapiler e.

Filter Filter berfungsi untuk menyaring kotoran (karat, butiran logam yang terjebak dalam saluran, dll) dan untuk menghilangkan kandungan uap air yang terdapat dalam refrigerant. Jika uap air membeku dalam sistemdapat mengganggu sirkulasi refrigeran pada sistem. Filter di tempatkan sebelum pipa kapiler dengan tujuan refrigeran yang mengalir pada pipa kapiler bersih, sehingga tidak terjadi penyumbatan pada pipa kapiler. Penyumbatan pada pipa kapiler menyebabkan sirkulasi refrigeran menjadi tidak lancar.

Gambar 2.6 Filter

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2 Refrigeran

Untuk terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya, bahan tersebut adalah bahan pendingin (refrigeran). Refrigeran yaitu fluida atau zat pendingin yang memegang peranan penting dalam sistem pendingin. Refrigeran digunakan untuk menyerap panas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi). Refrigeran dapat dikatakan sebagai pemindah panas dalam sistem pendingin. Refrigeran mengalami beberapa proses atau perubahan fase (cair dan uap), yaitu refrigeran yang mula-mula pada keadaan awal (cair) setelah melalui beberapa proses akan kembali ke keadaan awalnya.

R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik, tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. R-134a juga memiliki kelemahan di antaranya, tidak bisa dijadikan pengganti R-12 secara langsung tanpa melakukan modifikasi sistem refrigerasi, relatif mahal, dan masih memiliki potensi sebagai zat yang dapat menyebabkan efek pemanasan global karena memiliki Global Warming Potential (GWP) yang signifikan. Selain itu R-134a sangat bergantung kepada pelumas sintetik yang sering menyebabkan masalah dengan sifatnya yang higroskopis (kemampuan menyerap molekul air yang baik).

Refrigeran yang baik dalam freezer harus memiliki sifat seperti : a. Ramah lingkungan.

Tidak merusak lapisan ozon dan tidak memberikan efek pemanasan global.

Umur hidup di atmosfer singkat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tidak mudah terbakar.

Tidak menimbulkan bau.

Tidak menyebabkan korosi pada material.

2.3 Siklus Kompresi Uap Standar

Komponen utama freezer dengan sistem kompresi uap terdiri dari : evaporator, kompresor, kondenser dan pipa kapiler. Skematik freezer seperti terlihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Komponen utama freezer siklus kompresi uap standar Penggambaran siklus kompresi uap pada P-h diagram disajikan pada Gambar 2.8.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2.8 Diagram P-h Siklus Kompresi Uap

Proses dari skema alir siklus kompresi uap (Gambar 2.7) adalah :

a) Proses kompresi (Proses 1-2) Proses ini dilakukan oleh kompresor. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap panas lanjut bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar kompresor pun meningkat. Suhu refrigeran keluar kompresor merupakan suhu tertinggi pada siklus kompresi uap.

b) Proses penurunan suhu dan proses kondensasi (Proses 2-3) Proses penurunan suhu dan proses kondensasi berlangsung di dalam kondensor. Refrigeran yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

cair. Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor terjadi pertukaran panas antara refrigeran dengan lingkungannya (udara), sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin yang menyebabkan uap refrigeran mengembun menjadi cair.

c) Proses penurunan tekanan (Proses 3-4) Proses penurunan tekanan berlangsung di dalam pipa kapiler. Proses terjadi pada entalpi konstan. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi penurunan tekanan dan temperatur. Pada proses ini terjadi perubahan fase dari cair jenuh ke fase campuran cair dan gas.

d) Proses pendidihan (Proses 4-1) Proses ini berlangsung di dalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan diserap oleh cairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigeran berubah fase dari campuran cair dan uap menjadi uap. Proses pendidihan refrigeran berlangsung pada tekanan dan suhu yang tetap.

2.3.1 Perhitungan Untuk Karakteristik Freezer

Dengan menggunakan P-h diagram, nilai-nilai entalpi pada siklus kompresi uap dapat diketahui. Besaran-besaran kerja kompresi, laju pengeluaran kalor, laju penyerapan kalor, dan koefisien prestasi (COP) dapat dihitung dengan mempergunakan nilai-nilai entalpi yang didapat.

Kerja kompressor per satuan massa.

Kerja kompressor per satuanmassa refrigeran yang diperlukan agar freezer bekerja dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.1)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

W = h -h ....

komppresor

……………….……….......……....….........……….........(2.1) Pada Persamaan (2.1) : W kompresor : kerja yang dilakukan kompresor, kJ/kg h

2 : nilai entalpi refrigeran keluar dari kompresor, kJ/kg

1 : nilai entalpi refrigeran masuk ke kompresor, kJ/kg b.

Energi kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas oleh kondenser.

Besar kalor yang dilepas kondenser per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.2).

Q kondenser = h

2 -h 3 ....................

…………………………….………….…..….....(2.2) Pada Persamaan (2.2) : h

2 : nilai entalpi refrigeran masuk ke kondenser, kJ/kg

3 : nilai entalpi refrigeran keluar dari kondenser, kJ/kg c.

Kalor yang diserap evaporator per satuan massa Besar kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan Persamaan (2.3).

Q evaporator = h

1 -h 4 = h 1 -h 3 ........

………..…....................................................…..(2.3) Pada Persamaan (2.3) : h

1 : nilai entalpi refrigeran keluar evaporator, kJ/kg

h : nilai entalpi refrigeran keluar dari pipa kapiler, kJ/kg

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Koefisien prestasi (COP) Koefisien prestasi (COP) adalah perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor.

Nilai COP freezer dapat dihitung dengan Persamaan (2.6).

COP aktual = (h

1 -h 4 )/(h 2 -h

) …………………………….…................……...(2.4)

2.3.2 Isolator

Isolator adalah bahan yang digunakan untuk mencegah keluarnya kalor dari pipa kapiler menuju evaporator. Sifat dari isolator adalah mempunyai nilai konduktivitas termal yang rendah. Ada isolator yang tahan terhadap suhu dingin dan ada isolator yang tahan terhadap suhu panas.Pada persoalan ini dipilih isolator yang tahan terhadap suhu dingin yaitu styrofoam (gabus) dengan nilai konduktivitasnya sebesar 0,043 kJ/kg.

2.4 Tinjauan Pustaka

Helmi, R (2008) melakukan penelitian terhadap perbandingan COP pada refrigerator dengan refrigeran R12 dan R134a variasi panjang pipa kapiler : 175 mm, 200 mm, 225 mm. Penelitian dilakukan untuk membandingkan COP yang terbaik dari penggunaan kedua refrigeran R12 dan R134a. Diperoleh hasil penelitian nilai COP tertinggi adalah 4,06 dihasilkan dengan mempergunakan refrigeran R134a. Suhu terendah yang dihasilkan sebesar -16

⁰C. Witjahjo, S (2009) melakukan penelitian terhadap penggunaan LPG (liquefied petroleum gas) sebagai fluida kerja pada system kompresi uap.

Penelitian ini dilakukan karena LPG memiliki sifat termodinamika yang

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

mendekati sifat termodinamika R12. Kesimpulan dari penelitian ini adalah LPG dapat digunakan sebagai refrigeran pengganti R12 dengan beban pendinginan sedang.

Galuh, R (2013) melakukan penelitian dengan membandingkan refrigeran R22 dan R134a. Penelitian dilakukan agar dapat mengetahui perbandingan antara kedua refrigeran ini mana yang lebih baik. Hasil penelitian berupa nilai koefisien prestasi (COP) dan efek refrigerasi. Diperoleh kesimpulan bahwa prestasi kerja R22 lebih lebih baik dari R134a. Tetapi telah diketahui bahwa dari segi ramah lingkungan R134a jauh lebih ramah lingkungan dari R22.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB III PERANGKAIAN ALAT DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Perangkaian alat 3.1.1. Komponen freezer

Komponen freezer yang digunakan dalam penelitian ini adalah kompresor, kondenser, filter, pipa kapiler, dan evaporator.

Kompresor Spesifikasi kompresor yang digunakan adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Kompresor

Jenis kompresor : Kompresor hermetik Seri kompresor : Model BES45H Voltase : 220 V Arus : 0,88 A Daya kompresor : 115 Watt ( 1/6 PK )

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Kondenser Spesifikasi kondenser yang digunakan adalah sebagai berikut :

Gambar 3.2 Kondensor

Panjang pipa : 900 cm Diameter dalam pipa : 0,47 cm Bahan pipa : Baja Bahan sirip : Baja Diameter sirip : 0,2 cm Jarak antar sirip : 0,45 cm Jumlah sirip : 110 buah Jenis kondenser : U , dengan jumlah U = 21

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Pipa kapiler Spesifikasi pipa kapiler yang digunakan adalah sebagai berikut :

Gambar 3.3 Pipa kapilerGambar 3.3 Pipa kapiler

Panjang pipa kapiler : 205 cm Diameter pipa kapiler : 0,0028 inch Bahan pipa kapiler : Tembaga d.

Evaporator Spesifikasi evaporator yang digunakan adalah berjenis plat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.4 Evaporator

Bahan evaporator : Aluminium e.

Filter Spesifikasi filter yang digunakan sebagai berikut :

Gambar 3.5 Filter

Bahan filter : Tembaga Panjang : 0,045 m Diameter dalam : 0,0175 m

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3.1.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin a.

Tube cutter

Tube cutter berfungsi memotong pipa tembaga yang akan digunakan untuk sistem pendinginan. Selain mudah digunakan, hasil pemotongannya baik dan rapi.

Gambar 3.6 Tube cutter b.

Tang ampere Tang ampere berfungsi untuk mengukur besarnya arus listrik.

Gambar 3.7 Tang ampere

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Pressure gauge berfungsi sebagai pengukur tekanan refrigeran pada saat

Pressure gauge

pengisian refrigeran maupun pada saat beroperasi. Pada saat pengisian refrigeran, penghentian pengisian refrigeran didasarkan pada nilai tekanan yang ditunjukan

pressure gauge , umumnya dihentikan ketika pressure gauge sudah bertekanan 10

– 15 psia (tekanan pada evaporator).

Gambar 3.8 Pressure gauge 3.1.3.

Perakitan freezer dan pemasangan alat ukur. Langkah dalam membuat freezer sebagai berikut : a.

Mempersiapkan komponen freezer dan alat ukur tekanan.

Mempersiapkan komponen pendukung pembuatan mesin pendingin.

Proses penyambungan komponen freezer beserta dengan alat ukur tekanan.

Proses pengisian refrigeran

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Proses pemvakuman freezer.

Pemasangan alat ukur suhu/termokopel.

Proses uji coba.

3.2. Metodologi Penelitian 3.2.1.

Benda Uji dan Beban pendinginan Benda uji yang dipakai dalam penelitian ini merupakan mesin freezer siklus kompresi uap hasil buatan sendiri dengan menggunakan komponen standar dari mesin freezer yang terdapat di pasaran. Panjang pipa kapiler yang dipergunakan sepanjang 205 cm.

Gambar 3.9 Mesin freezer

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3.2.2. Beban pendinginan Beban pendinginan pada percobaan yang dilakukan menggunakan air.

Volume air sebesar 0,5 liter, dengan kondisi awal air bersuhu 27,2 ⁰C.

3.2.3. Penempatan termokopel

Data suhu dibaca langsung dari alat ukur yang dipakai. Posisi termokopel ditempatkan pada posisi yang diinginkan.

Gambar 3.10 Posisi penempatan alat ukur

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3.2.4. Menggambar siklus

Menggambar siklus kompresi uap pada P-h diagram dari data yang diperoleh dari penelitian dipergunakan untuk mendapatkan nilai-nilai entalpi yang diperoleh dari grafik P-h diagram.

Gambar 3.11 Contoh menggambar pada P-h diagram

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4. 1. Hasil Penelitian a. Nilai tekanan masuk dan keluar kompressor Hasil penelitian untuk nilai tekanan masuk dan keluar kompressor disajikan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Tekanan kompressor No Waktu t (menit) P1 P2 Bar

1 30 1,28 11,69

2 60 1,21 11,69

3 90 1,21 12,03 4 120 1,21 12,03 5 150 1,21 12,03 6 180 1,21 12,03 7 210 1,21 12,38 8 240 1,21 12,03 9 270 1,21 12,03 10 300 1,21 12,03

11 330 1,21 12,03 12 360 1,21 12,03 13 390 1,21 12,03 14 420 1,21 12,03 15 450 1,21 12,03 16 480 1,21 12,03 b.

Nilai suhu masuk dan keluar kompressor Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk dan suhu keluar kompressor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 4.3 Suhu kondenser, masuk kondenser dan keluar kondenser

3 90 77,90 42,40 43,60 4 120 80,90 43,30 44,60 5 150 83,50 43,00 44,20 6 180 84,50 43,40 44,20 7 210 84,40 42,60 43,50

2 60 72,40 41,80 42,70

1 30 61,70 27,30 27,10

⁰C

(menit) T2 T3 T kondenser

No Waktu t

Tabel 4.2 Suhu masuk kompressor dan keluar kompressor

11 330 -0,40 82,80 12 360 0,10 82,30 13 390 0,00 83,10 14 420 0,30 82,70 15 450 -0,10 82,50 16 480 0,00 82,60 c.

3 90 0,00 77,90 4 120 -0,70 80,90 5 150 0,00 83,50 6 180 0,20 84,50 7 210 0,50 84,40 8 240 0,20 84,40 9 270 0,00 83,60 10 300 -0,70 82,10

2 60 0,60 72,40

1 30 0,70 61,70

⁰C

(menit) T1 T2

No Waktu t

Nilai suhu kondenser, masuk kondenser dan keluar kondenser Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk kondenser dan suhu keluar kondenser disajikan pada Tabel 4.3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 4.3 Suhu kondenser, masuk kondenser dan keluar kondenser (lanjutan)

No Waktu t

(menit) T2 T3 T kondenser

⁰C 9 270 83,60 42,50 43,50 10 300 82,10 42,90 44,00 11 330 82,80 41,50 43,00 12 360 82,30 41,30 43,50 13 390 83,10 41,90 43,80 14 420 82,70 42,30 44,00 15 450 82,50 42,10 43,70 16 480 82,60 41,90 43,90 d.

Nilai suhu masuk evaporator dan suhu evaporator Hasil penelitian untuk nilai suhu masuk evaporator dan evaporator disajikan pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Suhu masuk evaporator dan suhu evaporator

No Waktu t

(menit) T4 T evaporator

⁰C

1 30 -9,70 -21,70

2 60 -9,50 -21,70

3 90 -10,10 -22,20 4 120 -10,50 -22,20 5 150 -9,00 -22,20 6 180 -9,00 -22,00 7 210 -7,90 -21,40 8 240 -9,50 -21,00 9 270 -9,40 -21,00 10 300 -10,10 -22,20

11 330 -9,80 -21,00 12 360 -9,30 -21,70 13 390 -9,70 -22,00 14 420 -10,20 -22,10 15 450 -9,90 -21,60

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Nilai entalpi Hasil penelitian untuk nilai entalpi pada titik 1,2,3 dan 4 pada siklus kompresi uap. Disajikan pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Nilai entalpi

No waktu t (menit)

Entalpi, kJ/kg h1 h2 h3 h4 1 30 405 443 260 260

2 60 404 454 260 260

3 90 403 456 260 260 4 120 404 462 262 262 5 150 402 463 260 260 6 180 402 464 260 260 7 210 404 466 262 262 8 240 404 465 262 262 9 270 403 465 261 261 10 300 402 464 260 260

11 330 403 466 262 262 12 360 404 467 263 263 13 390 404 466 262 262 14 420 403 466 262 262 15 450 402 465 261 261 16 480 402 465 261 261

4. 2. Perhitungan a.

Kalor yang diserap evaporator Perhitungan kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran diperoleh dengan menggunakan Persamaan (2.3) yaitu : Q evaporator = (h

– h

4 ), kJ/kg.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 4.6 Kalor yang diserap evaporator

No Waktu t

(menit) h1 h4 Q evaporator kJ/kg

1 30 405 260 145

2 60 404 260 144

3 90 403 260 143 4 120 404 262 142 5 150 402 260 142 6 180 402 260 142 7 210 404 262 142 8 240 404 262 142 9 270 403 261 142 10 300 402 260 142

11 330 403 262 141 12 360 404 263 141 13 390 404 262 142 14 420 403 262 141 15 450 402 261 141 16 480 402 261 141

Hasil dari perhitungan kemudian dimasukan ke dalam bentuk grafik. Pada Gambar 4.1 Grafik kalor yang diserap evaporator dari waktu ke waktu.

Gambar 4.1 Kalor yang diserap evaporator dari waktu ke waktu

135 137 139 141 143 145 147 149

30 120 210 300 390 480 Q e v ap o r ato r , k J/ k g Waktu t, menit

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Kerja kompressor Perhitungan kerja kompresor per satuan massa refrigeran diperoleh dengan menggunakan Persamaan (2.1) yaitu : W kompresor = (h

1 ), kJ/kg

– h

No waktu t (menit) h2 h1 Wkompresor kJ/kg

Tabel 4.7 Kerja kompressor

2 60 454 404

3 90 456 402

54 4 120 462 404 58 5 150 463 402 61 6 180 464 402 62 7 210 466 404 62 8 240 465 404 61 9 270 465 403 62 10 300 464 402 62 11 330 466 403 63 12 360 467 404 63 13 390 466 404 62 14 420 466 403 63 15 450 465 402 63 16 480 465 402

63 Hasil dari perhitungan kemudian dimasukan ke dalam bentuk grafik.

Gambar 4.2 menyajikan grafik kerja kompresor per satuan massa regrigeran dari waktu ke waktu.

1 30 443 405

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.2 Kerja kompressor dari waktu ke waktu c.

Kalor yang dilepas kondenser Perhitungan kalor yang dilepas kondenser per satuan massa refrigeran diperoleh dengan menggunakan Persamaan (2.2) yaitu : Q kondenser = (h

70 30 120 210 300 390 480 Wk o m p r e so r , k J/ k g Waktu t, menit

– h

3 90 261 456 195 4 120 262 462 200 5 150 260 463 203 6 180 260 464 204 7 210 262 466 204 8 240 262 465 203 9 270 261 465 204 10 300 260 464 204

1 30 260 443 183

No waktu t (menit) h3 h2 Qkondenser kJ/kg

Tabel 4.8 Kalor yang dilepas kondenser

3 ), kJ/kg.

2 60 260 454 194

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Tabel 4.8 Kalor yang dilepas kondenser (lanjutan) h3 h2 Qkondenser

waktu t No

(menit) kJ/kg 12 360 263 467 204 13 390 262 466 204 14 420 262 466 204 15 450 261 465 204 16 480 261 465 204

Hasil dari perhitungan kemudian dimasukan ke dalam bentuk grafik.

Gambar 4.3 menyajikan grafik kalor yang dilepas kondenser per satuan massa refrigeran dari waktu ke waktu.

210 205 g k

200 J/ , k r se

195 n e d n o

190 k Q

185 180 30 120 210 300 390 480

Waktu t, menit

KARAKTERISTIK FREEZER DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 205 CM TUGAS AKHIR - Karakteristik freezer dengan panjang pipa kapiler 205 cm - USD Repository

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI