Karakteristik Showcase menggunakan satu dan dua kecepatan kipas pendingin kondensor dengan daya kompresor 1 6 PK

i

KARAKTERISTIK

MENGGUNAKAN SATU DAN

DUA KECEPATAN KIPAS PENDINGIN KONDENSOR

DENGAN DAYA KOMPRESOR 1/6 PK

SKRIPSI

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

oleh

JOHAN HAMONANGAN LUMBAN RAJA

NIM : 135214038

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

ii

CHARACTERISTICS OF THE SHOWCASE USING ONE AND

TWO FAN SPEEDS COOLING CONDENSER WITH POWER

COMPRESSOR 1/6 HP

FINAL PROJECT

As Partical fulfillment of the requirements

to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

By

JOHAN HAMONANGAN LUMBAN RAJA

Student Number : 135214038

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT MECHANICAL ENGINEERING

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017

vii

ABSTRAK

Saat ini showcase sangat berperan dalam kehidupan masyarakat. Showcase dipergunakan untuk mendinginkan minuman kemasan seperti soft drink, minuman kaleng, dan minuman berenergi tanpa membekukan cairan di dalam kemasannya. Tujuan penelitian ini adalah : (1) merakit showcase yang bekerja dengan siklus kompresi uap (2) mengetahui karakteristik showcase, (a) koefisien prestasi aktual showcase (COPaktual), (b) koefisien prestasi ideal showcase (COPideal), (c) efisiensi showcase (ƞ), (d) laju aliran massa refrigeran (ɱ).

Showcase yang dipergunakan dalam penelitian merupakan showcase dengan siklus kompresi uap standard dan dengan panjang pipa kapiler 225 cm, berdiameter 0,028 inch. Kompresor yang digunakan merupakan kompresor hermatik dengan daya 1/6 PK. Komponen lain seperti evaporator dan kondensor besarnya menyesuaikan dengan daya kompresor yang dipergunakan. Data langsung yang diperoleh dari penelitian adalah suhu dan tekanan. Nilai-nilai entalpi diambil dari p-h diagram berdasarkan dari data suhu dan tekanan. Untuk perhitungan kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win), kalor yang dilepas kondensor per satuan massa refrigeran (Qout), kalor yang diserap evaporator per satuan massa refrigeran (Qin), koefisien prestasi aktual showcase (COPaktual), koefisien prestasi ideal showcase (COPideal), laju aliran massa refrigeran (ɱ), efisiensi showcase (ƞ). Berdasarkan dari nilai-nilai entalpi yang telah diperoleh, Penelitian di lakukan dengan memvariasikan kecepatan aliran udara yang di hasilkan kipas kondensor. Penelitian dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Hasil penelitian ini memberikan kesimpulan. (1) Mesin pendingin showcase dapat bekerja dengan baik, (2) Karakteristik yang di dapat pada mesin pendingin showcase pada penelitian ini sebagai berikut : tanpa kipas kondensor suhu yang mampu dicapai pada menit ke 240 sebesar 4,8 ºC dan memberikan nilai : (a) COPaktual sebesar 2,59, (b) COPideal sebesar 3,85, (c) efisiensi sebesar 67,3 %, (d) laju aliran massa refrigeran sebesar 0,0040 kg/s. Sedangkan untuk showcase dengan kecepatan kipas 1 (3,8 m/s) kondensor suhu yang mampu dicapai pada menit ke 180 sebesar 4,8 ºC dan memberikan nilai : (a) COPaktual sebesar 3,29, (b) COPideal sebesar 4,10, (c) efisiensi sebesar 80,2 %, (d) laju aliran massa refrigeran sebesar 0,0042 kg/s. Sedangkan untuk showcase dengan kecepatan kipas 2 (4,10) m/s kondensor suhu yang mampu dicapai pada menit ke 140 sebesar 4,8 ºC dan memberikan nilai : (a) COPaktual sebesar 3,54, (b) COPideal sebesar 4,14, (c) efisiensi sebesar 85,6 %, (d) laju aliran massa refrigeran sebesar 0,0043 kg/s.

Kata kunci : Showcase, Kecepatan Kipas, Siklus Kompresi Uap, COPaktual,, Efisiensi

viii

ABSTRACT

Nowadays, showcase has very important role in the society life. Showcase is used for refrigerating the bottled water, such as soft drink, canned drink and energy drink, without freeze the water in it package. The purposes of this research is to: (1) construct the showcase that works with the vapour compression cycle, (2) know the characteristic of the showcase, (a) Coefficient of Performance actual showcase (COP actual), (b) Coefficient of Performance ideal showcase (COP ideal), (c) the efficiency of the showcase (ƞ), (d) mass flow rate of refrigerant (ɱ).

Showcase that was used in this research is a showcase with standard vapour compression cycle and with its length of the capillary tube is 225 cm, within its diameter is 0,028 inch. The compressor that is used is hermetic compressor with 1/6 PK energy. Other compressors, such as the size of evaporator and liquefier adapt to the compressor energy that is used. The direct data that were acquired from the research are temperature and pressure. The values of the enthalpy was taken from p-h diagram based on the temperature an pressure data. For the calculation of each mass of refrigerant in the compressor work (Win), the heat that was loosed by the liquefier for each mass of refrigerant (Qout), the heat that was absorbed by the evaporator for each mass of refrigerant (Qin), Coefficient of Performance actual showcase (COPactual), Coefficient of Performance ideal showcase (COP ideal), mass flow rate of refrigerant (ɱ), the efficiency of the showcase (ƞ), based on the values of the enthalpy that had been acquired. This research was done by diversifying the air flow rate that was produced by the liquefier fan. This research was done at the mechanical engineering laboratory in Sanata Dharma University, Yogyakarta.

The result of this research gives the conclusions, as follow: (1) Showcase cooler can work properly, (2) The characteristic that was found in the showcase cooler of this research can be described as follow: without liquefier fan, the temperature that could be achieved in the 240 minutes in the scale 4,8 ºC and gave the value: (a)COP actual in the scale 2,59, (b) COP ideal in the scale 3,85, (c) the efficiency in the scale 67,3%, (d) mass flow rate of refrigerant in the scale 0,0040 kg/s. While, for the showcase with the fan rate 1 (3,8 m/s) the temperature liquefier that could be achieved in the 180 minutes in the scale 4,8 ºC and gave the value: (a) COP actual in the scale 3,29, (b) COP ideal in the scale 4,10, (c) the efficiency in the scale 80,2%, (d) mass flow rate of refrigerant in the scale 0,0042 kg/s. While, for the showcase with the fan rate 2 (4,10 m/s) the temperature liquefier that could be achieved in the 140 minutes in the scale 4,8 ºC and gave the value: (a) COP actual in the scale 3,54, (b) COP ideal in the scale 4,14, (c) the efficiency in the scale 85,6 %, (d) mass flow rate of refrigerant in the scale 0,0043 kg/s.

Keywords: Showcase, Fan Rate, Vapour Compression Cycle, COP actual, Efficiency

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karuniaNya yang diberikan, sehingga penyusunan skripsi yang berjudul “Karakteristik Showcase Menggunakan Satu Dan Dua Kecepatan Kipas Pendingin Kondensor Dengan Daya Kompresor 1/6 PK’’ dapat diselesaikan dengan baik dan lancar.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang wajib dipenuhi mahasiswa untuk mendapatkan gelar S-1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Atas berkat, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya 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 dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Skripsi atas arahan, pengertian, dan motivasi yang diberikan.

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

4. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. 5. Seluruh Tenaga Kependidikan Fakultas Sains dan Teknologi.

6. Charles LumbanRaja, S.Pd. dan Sri Haryati, S.Pd., selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas segala

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 UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR TABEL ... xvi

DAFTAR GAMBAR ... xvii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 4

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.4 Batasan- batasan Dalam Perakitan Showcase ... 5

1.5 Manfaat Penelitian ... 5

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Dasar Teori ... 6

2.1.1 Mesin Pendingin Showcase ... 6

2.1.2 Macam-macam Showcase ... 7

2.1.3 Perpindahan Panas ... 10

2.1.4 Perpindahan Panas Konduksi ... 11

2.1.5 Perpindahan Panas Konveksi ... 12

2.1.6 Perpindahan Panas Radiasi ... 13

xii

2.4 Siklus Kompresi Uap ... 17

2.5 Perhitungan-perhitungan Pada Siklus Kompresi Uap ... 21

2.6 Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap ... 23

2.7 Komponen Pendukung Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap ... 35

2.8 Tinjauan Pustaka ... 39

BAB III PEMBUATAN ALAT ………. ... 40

3.1 Persiapaan Alat ... 40

3.1.1 Komponen Utama Pembuatan Showcase ... 40

3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase ... 44

3.2 Pembuatan Showcase ... 51

3.2.1 Proses Pembuatan Showcase ... 51

BAB IV METODE PENELITIAN ………. . 57

4.1 Obyek Penelitian ... 57

4.2 Alur Penelitian ... 58

4.3 Skematik Penelitian ... 60

4.4 Alat Bantu Penelitian ... 62

4.5 Variasi Penelitian ... 65

4.6 Cara Pengambilan Data ... 66

4.7 Cara Pengolahan Data ... 67

4.8 Cara Mengolah Data dan Melakukan Pembahasan ... 69

4.9 Cara Membuat Kesimpulan dan Saran ... 70

BAB V HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 71

5.1 Hasil Penelitian ... 71

5.2 Perhitungan ... 77

5.2 Pembahasan ... 91

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 102

6.1 Kesimpulan ... 102

6.2 Saran ... 103

DAFTAR PUSTAKA ... 104

xiii

ISTILAH PENTING

Simbol Keterangan

h1 Nilai Entalpi Refrigeran Masuk Ke kompresor, (kJ/kg) h2 Nilai Entalpi Refrigeran Keluar Dari kompresor, (kJ/kg) h3 Nilai Entalpi Refrigeran Masuk Ke Kondensor, (kJ/kg) h4 Nilai Entalpi Refrigeran keluar Dari Kondensor, (kJ/kg) Win Kerja Kompresor Persatuan Massa Refrigeran, (kJ/kg) Qout Kalor Yang Dilepas Kondensor Per Satuan Massa

Refrigeran, (kJ/kg)

Qin Kalor Yang Diserap Evaporator Per Satuan Massa Refrigeran, (kJ/kg)

ɱ Laju Aliran Massa Refrigeran, (kg/s) COPaktual Koefisien Prestasi aktual Showcase COPideal Koefisien Prestasi ideal Showcase Te Suhu Evaporator, (K)

Tc Suhu Kondensor, (K) Ƞ Efisiensi Showcase

W Kerja Kompresor Per satuan Waktu, (J / detik)

V Besar Tegangan Listrik Yang digunakan Kompresor, (V) I Besar Arus Listrik Yang Digunakan Kompresor, (A)

xiv

PERSAMAAN

Persamaan 2.1 Persamaan Perpindahan Panas

….

11

Persamaan 2.2 Persamaan Perpindahan Panas Secara Konduksi

….

11 Persamaan 2.3 Persamaan Perpindahan Panas Secara Konveksi

….

12 Persamaan 2.4 Persamaan Kerja Kompresor Per satuan Massa

Refrigeran

….

21

Persamaan 2.5 Persamaan Persatuan Massa Refrigeran Yang Dilepas Kondensor

….

21

Persamaan 2.6 Persamaan Persatuan Massa Refrigeran Yang Diserap Oleh Evaporator

….

21

Persamaan 2.7 Persamaan Nilai COP Showcase

….

22

Persamaan 2.8 Persamaan Nilai COPideal

….

22

Persamaan 2.9 Laju aliran massa refrigeran

….

22

Persamaan 2.10 Persamaan Efisiensi Showcase

….

23

Persamaan 5.1 Persamaan Perhitungan Mencari Win Pada Menit Ke 60

….

77

Persamaan 5.2 Persamaan Perhitungan Mencari Nilai Qout Pada Menit Ke 60

….

79

Persamaan 5.3 Persamaan Perhitungan Mencari Nilai Qin Pada Menit Ke 60

….

81

Persamaan 5.4 Persamaan Perhitungan Mencari Laju Aliran Massa Refrigeran (ɱ) Pada Menit Ke 60

….

83

Persamaan 5.5 Persamaan Perhitungan Mencari COPaktual Pada Menit Ke 60

….

85

Persamaan 5.6 Persamaan Perhitungan Mencari COPIdeal Pada Menit Ke 60

….

87

Persamaan 5.7 Persamaan Perhitungan Mencari Efisiensi Showcase (ƞ) Pada Menit Ke 60

xv

DAFTAR TABEL

hal

Tabel 4.1 Tabel Pengambilan Data

….

67

Tabel 5.1 Data Pengujian Variasi Kecepatan 0 (tanpa kipas )

….

71 Tabel 5.2 Data Pengujian Variasi Kecepatan 1 (3,8 m/s )

….

72 Tabel 5.3 Data Pengujian Variasi Kecepatan 2 (4,10 m/s )

….

73 Tabel 5.4 Nilai Entalpi, Suhu Evaporator dan Suhu Kondensor

Dengan Variasi Kecepatan Angin Terhadap Kondensor (0) Tanpa Kipas

….

75

Tabel 5.5 Nilai Entalpi, Suhu Evaporator dan Suhu Kondensor Dengan Variasi Kecepatan Angin Terhadap

Kondensor (1) Kecepatan Kipas 3,8 m/s

….

76

Tabel 5.6 Nilai Entalpi, Suhu Evaporator dan Suhu Kondensor Dengan Variasi Kecepatan Angin Terhadap

Kondensor (2) Kecepatan Kipas 4,10 m/s

….

76

Tabel 5.7 Nilai Win Pada Variasi Kipas Angin (0) Tanpa Kipas

….

77 Tabel 5.8 Nilai Win Pada Variasi Kipas Angin (1) Kecepatan

Kipas 3,8 m/s

….

78

Tabel 5.9 Nilai Win Pada Variasi Kipas Angin (2) Kecepatan Kipas 4,10 m/s

….

78

Tabel 5.10 Nilai Qout Pada Variasi Kecepatan Kipas (0) Tanpa Kipas

….

79

Tabel 5. 11 Nilai Qout Pada Variasi Kecepatan Kipas (1) Kecepatan Kipas 3,8 m/s

….

80

Tabel 5. 12 Nilai Qout Pada Variasi Kecepatan Kipas (2) Kecepatan Kipas 4, 10 m/s

….

80

Tabel 5. 13 Nilai Qin Pada Variasi Kecepatan Kipas (0) Tanpa Kipas

xvi Kecepatan Kipas 3,8 m/s

….

Tabel 5. 15 Nilai Qin Pada Variasi Kecepatan Kipas (2)

Kecepatan Kipas 4,10 m/s

….

82

Tabel 5. 16 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ɱ ) Pada Variasi Kecepatan Kipas Angin (0) Tanpa Kipas

….

83

Tabel 5. 17 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ɱ ) Pada Variasi Kecepatan Kipas Angin (1) Kecepatan Kipas 3,8 m/s

….

84

Tabel 5. 18 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran (ɱ ) Pada Variasi Kecepatan Kipas Angin (2) Kecepatan Kipas 4,10 m/s

….

84

Tabel 5. 19 Nilai COPaktual Pada Variasi Kecepatan Angin (0) Tanpa Kipas

….

85

Tabel 5. 20 Nilai COPaktual Pada Variasi Kecepatan Angin (1) Kecepatan Kipas 3,8 m/s

….

86

Tabel 5. 21 Nilai COPaktual Pada Variasi Kecepatan Angin (2) Kecepatan Kipas 4,10 m/s

….

86

Tabel 5. 22 Nilai COPideal Pada Variasi Kecepatan Angin (0) Tanpa Kipas

….

87

Tabel 5. 23 Nilai COPideal Pada Variasi Kecepatan Angin (1) Kecepatan Kipas 3,8 m/s

….

88

Tabel 5. 24 Nilai COPideal Pada Variasi Kecepatan Angin (2) Kecepatan Kipas 4,10 m/s

….

88

Tabel 5. 25 Nilai Efisiensi Mesin Pendingin ( ƞ ) Pada Variasi Kecepatan Kipas Angin (0) Tanpa Kipas

….

89

Tabel 5. 26 Nilai Efisiensi Mesin Pendingin ( ƞ ) Pada Variasi Kecepatan Kipas Angin (1) Kecepatan Kipas 3,8 m/s

….

90

Tabel 5. 27 Nilai Efisiensi Mesin Pendingin ( ƞ ) Pada Variasi Kecepatan Kipas Angin (2) Kecepatan Kipas 4,10 m/s

xvii

DAFTAR GAMBAR

hal

Gambar 2.1 Display Cooler …. 8

Gambar 2.2 Beer Cooler …. 9

Gambar 2.3 Wine Cooler …. 9

Gambar 2.4 Unit Cooler Display …. 10

Gambar 2.5 Perpindahan Panas Konduksi …. 11

Gambar 2.6 Perpindahan Panas Konveksi …. 12

Gambar 2.7 Perpindahan Panas Radiasi …. 14

Gambar 2.8 Diagram Skematik Uap …. 17

Gambar 2.9 Proses Kompresi Uap Pada Diagram p-h …. 18 Gambar 2.10 Proses Kompresi Uap Pada Diagram t-s …. 18

Gambar 2.11 Kompresor …. 24

Gambar 2.12 Kompresor Sentrifugal …. 24

Gambar 2.13 Kompresor Sekrup (Screw) …. 25

Gambar 2.14 Kompresor Semi Hermetik …. 26

Gambar 2.15 Kondensor …. 27

Gambar 2.16 Air Cooled Condensor …. 28

Gambar 2.17 Water Cooled Condensor …. 28

Gambar 2.18 Evaporatif Condenser …. 29

Gambar 2.19 Pipa Kapiler …. 30

Gambar 2.20 Thermostat …. 31

Gambar 2.21 Katup Ekspansi …. 31

Gambar 2.22 Evaporator …. 32

Gambar 2.23 Evaporator Sirip …. 32

Gambar 2.24 Horizontal Tube Evaporator …. 33

Gambar 2.25 Submerged Combustation Evaporator …. 33

Gambar 2.26 Thermostat …. 35

Gambar 2.27 Filter …. 36

xviii

Gambar 3.1 Kompresor Hermetik …. 40

Gambar 3.2 Kondensor 8U …. 41

Gambar 3.3 Pipa Kapiler …. 42

Gambar 3.4 Evaporator …. 42

Gambar 3.5 Filter …. 43

Gambar 3.6 Refrigeran R-134a …. 43

Gambar 3.7 Almunium Hollow Segi Empat …. 44

Gambar 3.8 Tube Cutter …. 44

Gambar 3.9 Tube Expander (Pelebar Pipa) …. 45

Gambar 3.10 Fan (Kipas angin) …. 45

Gambar 3.11 Manifold Gauge …. 46

Gambar 3.12 Alat Las Tembaga …. 47

Gambar 3.13 Bahan Las …. 48

Gambar 3.14 Pentil …. 48

Gambar 3.15 Metil …. 49

Gambar 3.16 Thermostat …. 49

Gambar 3.17 Alat Ukur APPA dan Thermokopel …. 50

Gambar 3.18 Pompa Vakum …. 51

Gambar 3.19 Kerangka Showcase …. 52

Gambar 3.20 Pengelasan Kompresor Dengan Kondensor …. 52 Gambar 3.21 Pengelasan Kondensor Dengan Filter …. 53 Gambar 3.22 Pengelasan Pipa Kapiler Dengan Evaporator …. 54 Gambar 3.23 Pengelasan Evaporator Dengan Kompresor …. 54

Gambar 3.24 Pengisiaan Metil …. 55

Gambar 3.25 Proses Pemvakuman …. 55

Gambar 3.26 Pengisian Refrigeran R-134a …. 56

Gambar 3.27 Showcase …. 56

Gambar 4.1 Skematik Showcase (a) dan (b) …. 58

xix

Gambar 4.3 Skematik Penelitian …. 60

Gambar 4.4 Thermokopel dan APPA …. 62

Gambar 4.5 Pressure Gauge …. 63

Gambar 4.6 Multimeter …. 63

Gambar 4.7 Clamp Meter (Tang Ampere) …. 64

Gambar 4.8 Anemometer (m/s) …. 64

Gambar 4.9 Stopwach …. 65

Gambar 4.10 Botol Minum …. 65

Gambar 4.11 P-h Diagram Untuk R-134a …. 68

Gambar 4.12 Penggunaan P-h Diagram Mencari h1, h2, h3, h4 …. 69 Gambar 5.1 Grafik Batang Win Perbandingan Variasi Dengan

Penelitian Yang Dilakukan Dari Hasil Akhirnya pada waktu 240, 180 dan 140 menit. Suhu yang dicapai 4,8 ºC

…. 92

Gambar 5.2 Grafik Batang Qout Perbandingan Variasi Dengan Penelitian Yang Dilakukan Dari Hasil Akhirnya pada waktu 240, 180 dan 140 menit. Suhu yang dicapai 4,8 ºC

…. 93

Gambar 5.3 Grafik Batang Qin Perbandingan Variasi Dengan Penelitian Yang Dilakukan Dari Hasil Akhirnya pada waktu 240, 180 dan 140 menit. Suhu yang dicapai 4,8 ºC

…. 95

Gambar 5.4 Grafik Batang COPaktual Perbandingan Variasi Dengan Penelitian Yang Dilakukan Dari Hasil Akhirnya pada waktu 240, 180 dan 140 menit. Suhu yang dicapai 4,8 ºC

xx

Gambar 5.5 Grafik Batang COPideal Perbandingan Variasi Dengan Penelitian Yang Dilakukan Dari Hasil Akhirnya pada waktu 240, 180 dan 140 menit. Suhu yang dicapai 4,8 ºC

…. 97

Gambar 5.5 Grafik Batang Laju Aliran Massa Refrigeran Perbandingan Variasi Dengan Penelitian Yang Dilakukan Dari Hasil Akhirnya pada waktu 240, 180 dan 140 menit. Suhu yang dicapai 4,8 ºC

…. 98

Gambar 5.6 Grafik Batang Efisiensi (ƞ) Perbandingan Variasi Dengan Penelitian Yang Dilakukan Dari Hasil Akhirnya pada waktu 240, 180 dan 140 menit. Suhu yang dicapai 4,8 ºC

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan zaman dan pertambahan penduduk, berbagai kebutuhan manusia untuk menunjang kenyamanan hidupnya semakin meningkat. Dengan memanfaatkan teknologi yang ada, manusia berusaha untuk memenuhi segala macam kebutuhan untuk menunjang kenyamanan hidupnya. Kebutuhan untuk menunjang kenyamanan hidup manusia dalam sehari-hari salah satunya adalah mesin pendingin. Mesin pendingin merupakan suatu peralatan yang sering dijumpai di gedung perkantoran, rumah sakit, mall/ swalayan, rumah tangga, tempat industri dan di berbagai alat transportasi.

Mesin pendingin ditinjau dari kegunaanya dapat memiliki fungsi yang berbeda, adapun fungsi dari mesin pendingin yaitu untuk mendinginkan, membekukan dan untuk pengkondisian udara. Sebagai contoh mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan dan membandingkan adalah refrigerator yang berfungsi khusus untuk membekukan adalah freezer, dan yang berfungsi untuk sistem pengkondisian udara adalah air conditioner (AC).

Refrigerator merupakan jenis mesin pendingin yang lebih dikenal dengan sebutan kulkas. Fungsi umumnya untuk mendinginkan minuman dan serta mengawetkan bahan makanan seperti daging dan ikan, dengan cara membedakannya sayuran. Minuman didinginkan untuk memperoleh efek kesegaran saat diminum manusia. Bakteri yang terkandung di dalam makanan akan terhambat perkembangannya pada suhu dibawah 5°C suhu kerja refrigerator pada umumnya jauh di bawah suhu beku air. Pada suhu kerja refrigerator tersebut perkembangbiakan bakteri dapat terhambat, sehingga makanan yang disimpan di dalam refrigerator dapat tahan lebih lama dan dalam keadaan baik.

Freezer tidak berbeda jauh dengan kulkas, tetapi suhu kerja yang dimilikinnya jauh lebih rendah, dapat mencapai suhu -30°C sampai dengan -

40°C. fungsi utama freezer untuk membekukan air atau bahan makanan freezer yang difungsikan untuk membekukan bahan makanan dapat untuk membekukan daging sapi, daging ikan dan sayur-sayuran.

Air conditioner (AC) dipergunakan manusia untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan agar manusia yang berada di dalam ruangan mendapatkan kondisi udara yang nyaman. Pengkondisian udara tersebut meliputi suhu, kelembaban distribusi udara dan kebersihan udara. Apabila AC digunakan di dalam ruangan perkantoran, diharapkan manusia dapat bekerja dengan optimal. Apabila AC digunakan di dalam alat transportasi (mobil, bus, pesawat, kapal, kereta api, dll), diharapkan manusia yang berada di dalamnya dapat menikmati perjalanan dengan nyaman.

Showcase adalah lemari pendingin yang digunakan untuk menampilkan makanan atau minuman yang ingin ditampilkan menggunakan media kaca sebagai penonjol produk yang ditampilkan. Banyak ragam dari showcase yang bisa ditemui disekitaran kita.Tidak sulit untuk menemukan showcase di tiap toko atau di warung. Hampir sebagian masyarakat yang berbisnis membuka usaha restoran, toko kue, dan toko - toko lainnya yang memiliki showcase. Showcase memang mudah ditemukan, namun harus diketahui bahwa showcase itu memiliki beberapa tipe untuk menampilkan produk tertentu. Kebanyakan masyarakat mengenal tempat untuk menampilkan barang itu adalah kaca etalase. Showcase juga memiliki kemiripan dengan kaca etalase bedanya showcase memiliki suhu dan bentuk yang berbeda - beda. Suhu di showcase juga sudah disesuaikan untuk mengatur penyimpanan barang tertentu.

Showcase untuk menyimpan minuman itu biasa disebut dengan istilah yang sama showcase cooler. Tipe ini banyak ditemukan di toko supermarket atau di toko biasa untuk menampilkan minuman kaleng, pudding, dll. Berbeda untuk menyimpan es krim dengan kaca cembung yang biasa ditemukan di tempat toko - toko klontong. Untuk menjual es krim tersebut akan lebih menarik menggunakan showcase tipe kaca cembung yang biasa disebut dengan curved glass door. Tampilan kaca cembung dengan list warna menampilkan

kesan menarik yang dapat membuat customer merasa penasaran. Pintu pada tipe ini juga sudah terbuka dengan cara menggeser pintunya. Tidak asing juga dengan pintu kaca geser yang sering kita temui di supermarket tempat meletakkan nugget, sosis, bakso, dan makanan beku lainnya yang bisa ditampilkan. Untuk menampilkan produk seperti itu akan lebih menarik dengan bentuk kaca datar dan pintu digeser ke samping juga.

Berbeda halnya untuk tampilan yang lebih elegan perlu diketahui bahwa Tomori menyediakan juga design khusus untuk melengkapi kebutuhan di tempat para pelaku bisnis. Restaurant yang ingin menjual salad selalu mencari showcase yang tepat untuk menampilkan kesegaran dari sayuran. Dari Tomori sendiri memiliki unit dengan nama unitnya salad cooler. Unit yang paling sering dan dicari oleh customer adalah Luxury Dish Ordering Freezer series. Jenis ini adalah jenis showcase yang paling elegan untuk tampilannya. Showcase jenis ini memiliki design elegan dan sangat mewah untuk ditampilkan. Jenis ini juga memiliki multi fungsi. Bagian atas dari jenis ini berfungsi untuk menampilkan makanan yang dingin dengan suhu tertentu. Bagian bawah digunakan untuk mendinginkan makanan beku seperti ikan, cumi, dll. Hal ini yang membuat banyak customer kami mencari dan ingin menggunakan tipe ini untuk diletakkan di tempat mereka melakukan kegiatan bisnis. Penting bagi pelaku bisnis untuk memilih jenis showcase yang tepat untuk digunakan. Keselarasan penempatan produk pada showcase akan memunculkan rasa ketertarikan terhadap konsumen untuk melihat dan akhirnya beli.

Mengingat peranan mesin pendingin yang sangat penting dalam kehidupan manusia sehari-hari, maka penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami dan mengenal cara kerja beserta dengan karakteristik mesin pendingin dengan cara membuat 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. Untuk itu perlu di coba untuk merancang dan membuat mesin pendingin showcase dengan mengunakan kecepatan kipas 1 sebesar (3,8 m/s) dan kecepatan kipas 2 sebesar (4,10 m/s) pendingin kondensor sebagai tambahannya, agar permasalahan diatas dapat dipecahkan.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Merakit mesin pendingin showcase yang bekerja dengan siklus kompresi uap

2. Mengetahui dan membandingkan karakteristik mesin pendingin showcase, yang dirakit tanpa menggunakan kipas pendingin kondensor, menggunakan kecepatan kipas 1 sebesar (3,8 m/s) dan kecepatan kipas 2 sebesar (4,10 m/s) pendingin kondensor. meliputi: Kerja kompresor per satuan massa refrigeran (Win), kalor yang dilepas kondensor per satuan

massa refrigeran (Qout), kalor yang diserap evaporator persatuan massa

refrigeran (Qin), laju aliran massa refrigeran (ɱ), COP(Coefficient Of

Performance ) aktual, COP (Coefficient Of Performance ) ideal dan efisiensi showcase.

1.4. Batasan-batasan Dalam Perakitan Showcase

Batasan-batasan yang diambil dalam perakitan showcase :

1. Kompresor yang digunakan pada penelitian ini berjenis hermetik yang mempunyai spesifikasi daya 1/6 PK, arus listrik 0,52 ampere, beda potensial 220 VAC, frekuensi 50/60 Hz dan 1 phase.

2. Di asumsikan proses kompresi pada kompresor berlangsung secara isentropic adiabatic.

3. Evaporator yang digunakan sesuai dengan besarnya daya kompresor yang dipergunakan.

4. Kondensor yang digunakan sesuai dengan besarnya daya kompresor yang dipergunakan.

5. Pipa kapiler yang digunakan terbuat dari tembaga, berdiameter 0,028 inch dan panjang 225 cm.

6. Refrigeran yang digunakan adalah R134a

7. Mempergunakan kipas (fan) yang digunakan untuk mendinginkan kondensor berukuran 23 cm berdaya 30,8 watt dan 1 buah untuk mensirkulasikan udara dalam ruang pendinginan berukuran 120 x 120 x 38 berdaya 21 watt

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah :

1. Memperoleh data kalor yang dilepas oleh kondensor, kalor yang diserap evaporator, kerja yang dilakukan kompresor, COPaktual, COPideal, laju

aliran massa refrigeran dan efisiensi dari showcase buatan sendiri dengan tambahan kecepatan kipas 1 sebesar (3,8 m/s) dan kecepatan kipas 2 sebesar (4,10 m/s) di kondensor untuk mempercepat proses pelepasan kalor.

2. Dapat memberikan hasil penelitian yang dapat digunakan sebagai referensi bagi peneliti-peneliti yang hendak meneliti dan mengembangkan teknologi pada bidang mesin pendingin dengan siklus kompresi uap.

6

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Mesin Pendingin Showcase

Showcase adalah alat yang digunakan untuk mendinginkan minuman

dan makanan. Dalam bekerjanya showcase menggunakan siklus kompresi uap.

Siklus kompresi uap terdiri dari beberapa proses, yaitu proses kompresi, proses kondensasi, proses penurunan tekanan dan proses penguapan. Showcase

merupakan salah satu contoh dari mesin pendingin selain mesin pendingin yang lain seperti chiller, AC, kulkas 1 pintu, kulkas 2 pintu dan ice maker.

Mesin pendingin showcase tersusun atas beberapa komponen utama. Komponen utama showcase meliputi kompresor, kondensor, evaporator dan pipa kapiler. Sedangkan komponen tambahan meliputi filter, thermostat kipas, motor kipas, kapasitor, dan lain-lain. Fluida kerja yang dipergunakan dalam siklus kompresi uap dinamakan refrigeran. Bila aliran listrik diberikan pada kompresor maka siklus kompresi uap dapat bekerja, Kompresor akan menghisap refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah melalui saluran hisap. Kompresor akan memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap/gas

superheated bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Gas kemudian terus mengalir memasuki kondensor. Gas superheated bertekanan tinggi tersebut di dalam kondensor didinginkan oleh udara di luar mesin pendingin. Kalor berpindah dari kondensor ke udara sekelilingnya sehingga suhunya turun mencapai suhu kondensasi (pengembunan) dan wujudnya berubah menjadi cair. Refrigeran yang bertekanan tinggi tersebut selanjutnya akan mengalami proses pendinginan lanjut dan mengalir ke dalam filter (strainer). Refrigeran kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil dan panjang sehingga tekanan refrigeran akan turun akibat adanya gesekan di dalam pipa.

Suhu refrigeran juga mengalami penurunan di dalam pipa kapiler. Refrigeran yang sudah bertekanan rendah ini kemudian memasuki ruang evaporator. Di

dalam evaporator, refrigeran berubah wujud dari air menjadi gas (mendidih). Proses pendidihan dapat berlangsung karena evaporator mengambil kalor dari lingkungan di sekeliling evaporator, sehingga ruangan di sekitar evaporator menjadi dingin. Setelah mendidih dan berubah menjadi gas, refrigeran kembali dihisap oleh kompresor dan siklus berulang dari awal.

2.1.2 Macam – Macam Showcase

Showcase yaitu suatu mesin pendingin yang dipergunakan untuk mendinginkan minuman kemasan seperti : Soft drink, minuman kaleng, minuman berenergi, yang dapat dijumpai di tempat-tempat perbelanjaan, rumah sakit, stasiun, kantin sekolah, serta tempat-tempat lain yang berada di tempat yang ramai yang dikunjungi banyak orang. Gambar 2.1 memperlihatkan

contoh dari showcase yang dipergunakan untuk mendinginkan minuman

kemasan botol dan minuman kaleng.

a. Display Coller ( Lemari Pendingin Minuman)

Display Coller adalah lemari pendingin minuman dalam kemasan, biasa berupa gelas, kaleng, botol dan kotak. Rak bisa diatur ketinggiannya sehingga bisa disesuaikan dengan produk yang akan diinginkan, Display Coller ini hanya dapat mencapai suhu minimal pendinginan antara 2 - 8° Celcius. Sangat cocok apabila digunakan untuk memajang minuman botol maupun kaleng, karena suhu dalam display coller yang bersahabat untuk menjaga kualitas minuman tanpa bahan pengawet.

Gambar 2.1 Display Cooler

(Sumber : http://www.mesinraya.co.id)

b. Beer Cooler

Beer Cooler adalah Lemari pendingin yang khusus untuk menyimpan dan memajang produk minuman beer dengan sangat baik. Suhu ruang di pilih secara khusus agar kualitas beer tetap bagus. Beer adalah sebuah minuman yang akan menghasilkan busa atau biasa disebut frost beer. Untuk menjaga frost beer tetap baik suhu ruang cabinet di pilih sangat dingin yang dapat mencapai 2 ºC sampai dengan 6 ºC. Suhu yang sangat bersahabat inilah yang menghasilkan beer berbusa dengan rasa yang mantap. Fitur lemari pendingin minuman ini meliputi : kaca anti embun, digital thermometer, dan lampu dalam yang elegan.

Gambar 2.2 Beer Cooler

(Sumber : http://www.mesinraya.co.id)

c. Wine Cooler

Wine Cooler adalah salah satu showcase minuman yang sangat canggih. Lemari pendingin minuman ini dirancang khusus untuk hemat energi serta dengan tingkat kebisingan sangat rendah sehingga tidak menimbulkan suara yang menggangu. Adapun fitur yang dimiliki showcase pendingin minuman ini antara lain adalah pintu kaca berwarna dengan filter ultra violet, desain rak kayu, pelindung frost, thermostat hingga alarm suhu tinggi. Wine cooler adalah lemari pendingin minuman yang sangat fleksibel dari segi keamanan dan kenyamanan

Gambar 2.3Wine Cooler

d. Unit Cooler Display (Berbentuk Persegi Panjang)

Dirancang untuk menonjolkan suatu produk secara spesifik untuk meningkatkan penjualan dengan kaca 4 sisi yang ruangan tersebut dipakai untuk buah-buahan dan sayur-sayuran agar tidak terjadi basi/ bau busuk pada sayuran tersebut. Kapasitas suhu sebesar 0 – 8ºCelcius. Agar proses pendinginan berlangsung secara bertahap dengan daya sebesar 180 watt dan berat 42 kg.

Gambar 2.4 Unit Cooler Display Buah-buahan dan Sayuran (Sumber : http://tokoanekamesin.com/)

2.1.3 Perpindahan panas

Perpindahan panas merupakan suatu ilmu yang mempelajari tentang perpindahan energi karena adanya perbedaan temperatur. Energi yang berpindah pada proses perpindahan panas dinamakan kalor atau panas (heat). Panas akan terus mengalir secara alami dari temperature tinggi ke temperatur rendah dan akan terhenti saat mencapai kesetimbangan temperatur. Beberapa macam perpindahan panas yaitu : secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

2.1.4 Perpindahan Panas Konduksi

Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas dari tempat yang bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah melalui zat padat. Contoh dari perpindahan panas konduksi adalah kalor yang mengalir pada batang besi seperti Gambar 2.5

Persamaan perpindahan panas secara konduksi :

q

=

L T A k t Q  

 . . (2.1)

Q =



k.A

L T



_

_{.t (2.2)}

Pada Persamaan (2.1) dan Persamaan (2.2 )

q

: Kalor yang merambat per satuan waktu, Watt k : Koefisien konduksi termal zat, W/m .C. A : Luas penampang batang, m²

L : Panjang batang, m

Q : Energi kalor yang merambat secara konduksi, Joule

T

 : Beda suhu antara permukaan bersuhu tinggi dengan permukaan bersuhu rendah, ºC

t

 : Selang waktu, detik

Gambar 2.5 Perpindahan panas konduksi (Sumber : http://belajar-online3.blogspot.co.id)

2.1.5 Perpindahan Panas Konveksi

Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat dengan fluida (cair atau gas). Contoh perpindahan panas konveksi adalah air yang dipanaskan dipanci, air di bagian bawah naik karena massa jenisnya berkurang dan digantikan oleh air diatasnya yang massa jenisnya lebih berat. Contohnya dari perpindahan panas konveksi dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Persamaan perpindahan panas secara konveksi :

q  . .( ) . .(  )



 hA t hA Ts T

T Q

(2.3) Pada Persamaan (2.3)

q : Perpindahan kalor secara konveksi, Watt

Q : Energi kalor yang dipindah secara konveksi, Joule h : Koefisien perpindahan kalor konveksi, W/m². ºC

t

 : Selang waktu, detik

A : Luas Permukaan benda yang bersentuhan dengan fluida, m²

T

 : Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida, ºC Ts : Suhu permukaan benda, ºC

T: Suhu fluida di sekitar permukaan benda, ºC

Gambar 2.6 perpindahan panas konveksi (sumber : http://belajar-online3.blogspot.co.id)

Macam-macam perpindahan panas konveksi yaitu (1) perpindahan panas konveksi bebas dan (2) perpindahan panas konveksi paksa :

1. Perpindahan panas konveksi bebas

Perpindahan panas secara konveksi pada suatu benda panas yang pergerakkan fluidanya tanpa adanya alat bantu yang menggerakkan, dinamakan dengan perpindahan panas konveksi bebas. Pergerakkan fluida terjadi karena adanya perbedaan massa jenis. Contoh perpindahan panas konveksi bebas adalah panas kondensor pada showcase yang berpindah ke udara tanpa adanya kipas yang membantu mengalirkan udara sekitar.

2. Perpindahan Panas Konveksi Paksa

Perpindahan panas secara konveksi pada suatu benda panas yang pergerakkan fluidanya dibantu dengan suatu alat. Contoh dari alat bantu tersebut misalnya pompa dan fan / kipas. Contoh perpindahan panas konveksi paksa adalah panas dari kondensor yang berpindah pindah ke udara dengan adanya kipas yang menggerakan udara lingkungan di sekitar melalui kondensor.

2.1.6 Perpindahan Panas Radiasi

Selain perpindahan panas konduksi dan konveksi ada pula perpindahan panas secara radiasi. Perpindahan panas radiasi membuat melalui gelombang elektro magnet dan mampu merambat tanpa memerlukan media perantara. Contoh perpindahan panas radiasi dapat dilihat pada Gambar 2.7

Gambar 2.7 Contoh Perpindahan Panas Radiasi (sumber : http://rofaeducationcentre.blogspot.co.id) Gambar 2.7 memperlihatkan telapak tangan yang didekatkan pada kayu bakar, telapak tangan akan merasakan panas. Pada kejadian ini terjadi perpindahan panas secara radiasi.

2.2 Bahan Pendingin (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 keadaaan awal (cair) setelah melalui beberapa proses akan kembali keadaan awalnya.

Secara umum refrigeran dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu :

1. Refrigeran Primer

Refrigeran primer adalah refrigeran yang digunakan dalam sistem kompresi uap dan mengalami perubahan fase selama proses refrigerasinya refrigeran primer meliputi beberapa macam diantaranya yaitu :

a. Udara

Penggunaan udara sebagai refrigeran umumnya dipergunakan untuk pesawat terbang. Sistem pendingin dengan refrigeran udara menghasilkan COP yang rendah, tetapi aman.

b. Hidrokarbon

Hidrokarbon merupakan refrigeran paling banyak dipakai dalam industri karena harganya murah dan termasuk refrigeran ramah lingkungan.

c. Refrigeran- 134a

Refrigeran ini biasannya dilambangkan R-134a dan mempunyai rumus kimia CH CH F. R134a mempunyai titik didih -15°F (-26,2°C) pada tekanan 1 atm. refrigeran ini tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relative stabil.

2. Refrigeran Sekunder

Refrigeran sekunder adalah fluida yang membawa panas dari beban yang sedang didinginkan ke evaporator pada sistem refrigerasi. Refrigeran sekunder mengalami perubahan suhu bila menyerap panas dan membebaskan pada evaporator, tetapi tidak mengalami perubahan fase secara teknis. Air dapat digunakan sebagai refrigeran sekunder, namun yang paling sering digunakan adalah larutan garam (brine) dan larutan anti beku (antifreezes) yang merupakan larutan dengan suhu buku dibawah 0°C. Larutan anti beku yang sering digunakan adalah larutasn air dan glikoll etilen, glikol propilen, atau

kalsium klorida.

Jenis refrigeran yang digunakan pada saat ini terdiri dari tiga susunan yaitu :

a. Hydro Fluoro Carbon (HFC),

Merupakan refrigeran baru sebagai alternative untuk mengantikan posisi Freon. Hal ini disebabkan karena refrigeran Freon mengandung zat chlor (CI) yang dapat merusak lapisan ozon. Sedangkan HFC terdiri dari atom-atom

b. Hydro Cloro Fluoro Carbon (HCFC),

Merupakan refrigeran yang terdiri dari hydrogen, klorin, fluorin, dan

karbon. Refrigeran ini terkandung jumlah minimal klorin, yang merusak lingkungan karena penipisan lapisan ozon.

c. Cloro Fluoro Carbon (CFC),

Merupakan refrigeran yang mengandung ditinjau dari berbagai segi pada saat ini pemakaian refrigeran yang umum diusulkan adalah Hydro Fluoro Carbon (HFC). Karena beberapa sifat positif yang dimilikinya antara lain sebagai berikut :

1. Tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau

2. Tidak menyebabkan korosi material

3. Dapat bercampur dengan minyak pelumnas kompresor

2.3 Sistem Refrigerasi

Siklus sistem refrigerasi adalah sebuah kombinasi dari komponen-komponen peralatan dan pemipaan yang disambung dalam urutan yang berurutan untuk menghasilkan efek dingin. Sistem refrigerasi merupakan suatu proses penarikan panas dari suatu benda/ruangan ke lingkungan sehingga

temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur

lingkungannya. Pada dasarnya sistem refrigerasi dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Sistem Refrigerasi Mekanik

Sistem refrigerasi ini menggunakan mesin-mesin penggerak dan alat mekanik lain dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi mekanik diantara adalah :

a. Siklus kompresi uap

b. Refrigerasi siklus pengkondisian udara c. Kriogenik/refrigerasi temperatur ultra rendah

2. Sistem Refrigerasi Non Mekanik

Sistem refrigerasi ini tidak memerlukan mesin-mesin penggerak seperti kompresor dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi non mekanik diantaranya:

a. Refrigerasi termoelektrik

b. Refrigerasi siklus absorbs

c. Refrigerasi steam jet

d. Magnetic

e. Heat pipe

2.4 Siklus Kompresi uap

Siklus pendingin kompresi uap merupakan sistem yang digunakan dalam showcase, pada sistem ini terjadi proses kompresi, pengembunan, ekspansi dan penguapan. Secara skematik sistem ditunjukkan pada Gambar 2.8, Gambar 2.9 dan Gambar 2.10.

Gambar 2.9 Proses Kompresi Uap Pada Diagram P-h

Siklus kompresi uap pada Gambar 2.8, Gambar 2.9 dan Gambar 2.10 tersusun dari beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses pendinginan dengan penurunan suhu, proses kondensasi, proses pendinginan lanjut, proses ekspansi (proses penurunan tekanan), evaporasi, dan proses pemanasan lanjut. Proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap :

1. Proses Kompresi 1 – 2

Adalah proses kompresi yang berlangsung pada entropi yang tetap atau berlangsung pada proses isentropis atau pada nilai S konstan. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk di kompresor adalah gas panas lanjut bertekanan rendah, setelah dikompresi refrigeran menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi.

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

Merupakan penurunan suhu dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh. Proses ini berlangsung di awal kondensor. Refrigeran yang bertekanan dan temperature tinggi yang keluar dari kompresor kemudian membuang panas sehingga refrigeran berubah fase dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh. Refrigeran mengalami penurunan suhu pada tekanan tetap Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke lingkungan, karena suhu refigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.

3. Proses Kondensasi (2a-2b)

Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-2b 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.

4. Proses Pendinginan Lanjut (2b-3)

Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b-3. Pada proses pendinginan lanjut terjadi proses penurunan suhu refrigeran dari keadaan cair jenuh ke refrigeran cair. Proses ini berlangsung pada tekanan konstan. Proses ini di perlukan agar kondisi refrigeran keluar kondensor benar-benar dalam fase cair.

5. Proses Penurunan Tekanan (3-4)

Proses Penurunan Tekanan pada tahap 3-4. 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.

6. Proses Evaporasi (4-4a)

Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a. Refrigeran dalam fasa campuran cair dan gas mengalir ke evaporator dan kemudian menerima kalor dari lingkungan yang akan didinginkan sehingga fasa dari refrigeran berubah seluruhnya menjadi gas jenuh. Proses berlangsung pada tekanan yang tetap, demikian juga berlangsung pada suhu yang tetap.

7. Proses Pemanasan Lanjut (4a-1)

Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1. 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.

2.5 Perhitungan – Perhitungan Pada Siklus Kompersi Uap

Berdasarkan Gambar 2.9 p-h diagram dan Gambar 2.10 T-s diagram maka dapat dihitung besarnya kerja kompresor, kalor yang dilepas evaporator, kalor yang dihisap evaporator, COP dan Efisiensi.

1. Kerja Kompresor (Win)

Kerja kompresor per persatuan massa refrigeran, dapat dihitung dengan Persamaan (2.4) :

Win = h2 – h1, (2.4)

Pada Persamaan (2.4) :

Win : Kerja kompresor persatuan massa refrigeran,

h2 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar kompresor,

h1 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk kompresor,

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

Besarnya kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan Persamaan (2.5) :

Qout = h2 – h3, (2.5)

Pada Persamaan (2.5) :

Qout : Energi kalor yang di lepas kondensor,

h2 : Nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor,

h3 : Nilai entalpi refrigeran saat keluar kondensor,

3. Energi kalor yang diserap oleh evaporator persatuan massa refrigeran (Qin)

Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator dapat dihitung dengan Persamaan (2.6) :

Qin = h1 – h4 , (2.6)

Pada Persamaan (2.6) :

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 masuk pipa kapiler,

4. COP aktual mesin pendingin (COPaktual)

COPaktual (Coefficient Of Performance) mesin pendingin adalah

perbandingan antara kalor yang diserap evaporator dengan energi listrik yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Nilai COP mesin pendingin dapat dihitung dengan Persamaan (2.7) :

COPaktual = Qin / Win = (h – h ) / (h – h ) (2.7)

Pada Persamaan (2.7) :

Qin : Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran,

Win : Kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran,

5. COP ideal mesin pendingin (COPideal)

COP ideal merupakan COP maksimal yang dapat dicapai mesin pendingin,

dapat dihitung dengan Persamaan (2.8) :

COPideal = (Te ) / ( Tc – Te ) (2.8)

Pada Persamaan (2.8) : Te : Suhu evaporator, K

Tc : Suhu kondensor, K

6. Laju aliran massa refrigeran (ɱ)

Laju aliran massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.9) :

ɱ = (Daya / Win ) = (V.I / 1000) / Win (2.9)

Pada Persamaan (2.9) :

ɱ : Laju aliran massa refrigeran, Daya : Daya kompresor

Win : Kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran,

7. Efisiensi mesin pendingin (ƞ)

Efisiensi Showcase dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.10) :

Ƞ = (COP aktual / COP ideal) x 100% (2.10)

Pada Persamaan (2.10) :

Ƞ : Efisiensi mesin pendingin

COPaktual : Koefisien prestasi mesin pendingin showcase

Copideal : Koefisien prestasi maksimum mesin pendingin showcase

2.6 Komponen Utama Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap

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

1. Kompresor

Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem mesin pendingin. Kompresor berfungsi memompa bahan pendingin keseluruh bagian mesin pendingin. Kompresor akan memompa gas refrigeran dibawah tekanan dan panas yang tinggi pada sisi tekanan tinggi dari sistem dan menghisap gas bertekanan rendah pada sisi intake (sisi tekanan rendah). Kompresor yang sering digunakan pada mesin pendingin adalah jenis kompresor Hermetik (Hermetic Compressor). Kompresor ini digerakan langsung oleh motor listrik dengan komponen mekanik yang berada dalam satu wadah tertutup. Posisi porosnya bisa vertikal maupun horizontal. Faktor lain penggunaan kompresor hermatik ini pada mesin pendingin adalah motor dapata bekerja pada keadaan yang bersih, karena dalam satu wadah yang tertutup tidak ada debu atau kotoran yang dapat memasukinya. Dalam pengunaan kompresor hermatik ada beberapa keuntungan dan kerugian yang dimilikinya.

Gambar 2.11 Kompresor

(Sumber : http://bengkelmania.blogspot.co.id )

Macam-macam Kompresor

a. Kompresor Sentrifugal

Kompresor sentrifugal merupakan peralatan mekanik yang digunakan untuk memberikan energi kepada fluida gas, sehingga gas dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain. Penambahan energi ini bisa terjadi karena adanya konversi energi mekanik ke dalam energi tekanan. Kompresor sentrifugal termasuk ke dalam kompresor dinamik, dimana kompresor ini memiliki prinsip kerja yaitu mengkonversikan energi kecepatan gas yang dibangkitkan oleh aksi yang dilakukan impeller yang berputar dari energi mekanik unit penggerak menjadi energi tekanan di dalam diffuser. Kompresor sentrifugal ini digerakkan oleh turbin daya yang merupakan bagian turbin gas

Gambar 2.12 Kompresor sentrifugal (Sumber : http://belajardiesel.blogspot.co.id )

b. Kompresor Sekrup (Screw)

Kompresor Sekrup memiliki dua rotor yang saling berpasangan atau bertautan (engage), yang satu mempunyai bentuk cekung, sedangkan lainnya berbentuk cembung, sehingga dapat memindahkan udara secara aksial ke sisi lainnya. Kedua rotor itu identik dengan sepasang roda gigi helix yang saling bertautan. Jika roda-roda gigi tersebut berbentuk lurus, maka kompresor ini dapat digunakan sebagai pompa hidrolik pada pesawat - pesawat hidrolik. Roda-roda gigi kompresor sekrup harus diletakkan pada rumah-rumah roda gigi dengan benar sehingga betul-betul dapat menghisap dan menekan fluida.

Gambar 2.13 Kompresor Sekrup (screw) (Sumber : http://belajardiesel.blogspot.co.id )

c. Kompresor Semihermetik

Pada kompresor semihermetik, poros engkol dari kompresor menjadi satu dengan motor listriknya, sehingga beberapa kerugian mekanis dapat dieliminasi disamping berkurangnya pemakaian seal pencegah kebocoran refrigeran pada kompresor. Juga harus mengunakan refrigeran yang mempunyai sifat sebagai isolator. Pada kompresor semi-hermatik ini, bagian-bagian penutup dan penyambungnya masih bisa dibuka.

Gambar 2.14 Kompresor Semihermetik (Sumber :https://www.indotrading.com ) Keuntungan dan kerugian dari macam-macam kompresor

a. Kompresor Sentrifugal

Keuntungan :

1. Memiliki masukan aksial dan keluaran radial 2. Kapasitas tersedia dari kecil hingga besar 3. Tekanan discharge dipengaruhi density gas Kerugian :

1. Kompresor ini banyak bekerja di tekanan rendah

b. Kompresor Sekrup (Screw)

Keuntungan :

1. Pasangan rotor yang berputar pada kecepatan tinggi 2. Mengurangi getaran yang terjadi

3. Fluktuasi aliran dan moment puntir yang timbul menjadi sangat kecil Kerugian :

1. Dari segi harga jauh lebih mahal dari pada tipe piston 2. Biasanya terpisah dengan tanki (tabung) udaranya

c. Kompresor Semihermetik

1. Bentuknya yang integrated dan ringkas 2. mudah di repair sendiri

Kerugian :

1. Bagian yang rusak di dalam rumah kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum rumah kompresor dipotong.

2. Minyak Pelumas di dalam kompresor semihermetik susah diperiksa.

2. Kondensor

Kondensor adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai alat penukaran kalor menurunkan temperatur refrigran dari bentuk gas menjadi cair. Agar proses pelepasan kalor bisa lebih cepat, pipa kondensor didesain berliku dan bila kotor harus segera dibersihkan karena kotoran tersebut menggangu dalam proses pelepasan kalor.

Gambar 2.15 Kondensor ( Sumber : https://indonesian.alibaba.com ) Macam-macam Jenis Kondensor

a. Air Cooled Condenser (mengunakan udara sebagai cooling mediumnya). Air Cooled Condenser mengkondensasikan pembuangan uap dari turbin

uap dan kembali kondensat (cairan yang sudah terkondensasi) ke boiler tanpa kehilangan air.

Gambar 2.16 Air Cooled Condenser (Sumber : http://www.holtecasia.com )

b. Water Cooled Condenser (Mengunakan Air Sebagai Mediumnya)

Water Cooled Condenser yaitu kondensor yang diinginkan oleh air

dibantu oleh pompa jenis ini menggunakan air sebagai media

pendingin. Kondesor type ini terdiri dari suatu ruangan untuk menampung gas refrigeran dari kompresor. Di dalamnya terdapat jalu-jalur pipa untuk pendinginan. Air dilairkan melewati pipa-pipa ini baik dari aliran air minum kota (PDAM) atau dari tempat-tempat lain. Air tidak boleh kotor atau mengandung larutan-larutan kimia yang bisa menyumbat dan merusak pipa-pipa tersebut.

Gambar 2.17 Water Cooled Condenser

c. Evaporatif Condenser (Mengunakan Kombinasi Udara Dan Air Sebagai Mediumnya)

Evaporatif Condenser yaitu kombinasi dari kondensor berpendingin air dan kondensor berpendingin udara, mengunakan prinsip penolakan panas oleh penguapan air menjadi aliran udara menjadi kumparan kondensasi.

Gambar 2.18 Evaporatif Condenser

( Sumber : http://www.evapco.com ) Keuntungan Dan Kerugian Dari Jenis Kondensor

a. Air Cooled Condenser Keuntungan :

Tersediannya udara yang cukup sebagai media pendingin tanpa memerlukan biaya tambahan

Kerugian :

Sistem refrigerasi beroperasi pada tekanan kerja yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan condenser berpendingin air, akibatnya kompresor akan memerlukan daya yang lebih besar sebagai kompensasi dari kenaikan tekanan dan temperature kerjannya.

b. Water Cooled Condenser

Dikarenakan air memiliki kemampuan memindahkan kalor yang lebih baik dari pada udara.

Kerugian :

Boleh Tidaknnya memakai air dengan kapasitas besar untuk sistem air buangnya.

c. Evaporatif Condenser

Keuntungan :

Mensirkulasikan air dan kipas untuk mengalirkan udara, hanya diatur oleh satu klep.

Kerugian :

Adanya ketidak mampuan dari udara pendinginan untuk mencapai suhu pendinginan yang dikehendaki.

3. Pipa Kapiler

Pipa kapiler adalah sebuah pipa tembaga kecil yang digunakan mesin pendingin baik itu kulkas, ac, showcase ,dll. Pipa kapiler berfungsi sebagai alat 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.

Gambar 2.19 Pipa Kapiler

4. Thermostat

Thermostat adalah mengatur kerja kompresor secara otomatis berdasarkan atas suhu pada setiap bagian. Untuk mencegah seperti pembekuaan/frosting ini, dan agar temperature ruang dalam kendaraan dapat disetel sesuai dengan suhu yang diinginkan, maka thermostats dipasangkan. Alat berupa saklar ini terpasang pada evaporator case dengan pipa kapilernnya terpasang dan terbungkus rapat pada pipa saluran masuk evaporator.

Gambar 2.20 Thermostat ( Sumber : http://shop.rabtron.co.za )

5. Katup Ekspansi / Expansion Valve

Katup Ekspansi digunakan untuk menurunkan tekanan dan temperature serta menginjeksikan refrigeran melalui orifice, sehingga refrigeran yang keluar temperature dan tekannya menjadi rendah.

Gambar 2.21 Katup Ekspansi

6. 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 di buat dari bahan logam anti karat, yaitu tembaga dan almunium.

Gambar 2.22 Evaporator

( Sumber : https://sparepartpendingin.wordpress.com ) Macam-macam Jenis Evaporator

a. Evaporator Bersirip

Evaporator ini mengunakan sirip untuk menyerap kalor dari ruangan agar lebih efisien. Evaporator ini biasa diaplikasikan pada sistem AC

Gambar 2.23 Evaporator Sirip ( Sumber : http://www.bloganton.info )

b. Horizontal Tube Evaporator

Horizontal Tube Evaporator adalah tube-tubenya terletak horizontal, karena kondisinnya yang demikian, harga evaporator ini relative murah dengan konstruksi design yang memudahkan pengantian.

Gambar 2.24 Horizontal Tube Evaporator

( Sumber : http://www.pharmainfo.net ) c. Submerged combustion evaporator

Evaporator ini memiliki fungsi yaitu dipanaskan melalui api yang menyala dibawah permukaan cairan, dimana gas yang panas bergelembung melewati cairan.

Gambar 2.25 Submerged combustion evaporator

Keuntungan Dan Kerugian Dari Jenis Evaporator a. Evaporator Bersirip

Keuntungan :

Evaporator ini menyerap permukaan panas lebih banyak.

Kerugian :

Lebih cepat proses evaporasi dan proses pendinginan nya meluas di bagian tempat nya

b. Horizontal Tube Evaporator Keuntungan :

Perpindahan panas baik, mudah untuk mengubah tabung yang rusak

Kerugian :

Mudah terjadi kerak pada bagian luar tube, pembersihan sukar dilakukan

c. Submerged combustion evaporator

Keuntungan :

Memiliki sumber perpindahan yang baik, dan tidak terjadi.

Kerugian :

2.7 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 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 2.26 Thermostat

( Sumber : http://danialmandala.blogspot.co.id)

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 2.27 Filter

( Sumber : https://sparepartpendingin.wordpress.com ) c. Bahan Pendingin atau Refrigeran

Bahan pendingin atau Refrigeran adalah suatu zat yang mudah di rubah 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. Persyaratan Refrigeran yang baik adalah tidak berbau, tidak mudah terbakar, dan tidak menyebabkan logam korosi.

Gambar 2.28 Bahan Refrigeran

d. Fan (Kipas Angin)

Fan atau kipas angin berfungsi untuk menghisap atau mendorong udara menuju kondensor. Pemasangan fan bertujuan agar proses perpindahan kalor dari kondensor ke udara dapat berlangsung dengan baik.

Gambar 2.29 fan

2.8 Tinjauan Pustaka

Kemas, Ridhuan (2014), melakukan penelitian tentang pengaruh media

pendingin air pada kondensor terhadap kemampuan kerja mesin pendingin. Metode yang digunakan adalah dengan membuatan dan menguji alat mesin pendingin. Pengujian dilakukan pada kondensor menggunakan air dan udara, dengan variasi beban pendingin ruangan 450W, 600W, 750W Dan debit aliran air di kondensor 0,06 l/s, 0,075 l/s dan 0,09 l/s. Dari hasil yang didapat menunjukkan bahwa semakin kecil debit semakin besar temperatur airnya dan sebaliknya semakin besar debit semakin kecil temperatur airnya dan pendinginan media air lebih baik dibandingkan pendingin udara karena COP tertinggi yang dihasilkan udara hanya 6,44 sedangkan dengan media air COP tertinggi yang dihasilkan 15,43.

Anwar, Khairil (2010), melakukan penelitian tentang 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 didalam ruang pendingin. Hubungan antara beban pendingin dengan COP sistem membentuk kurva parabolik, di mana posisi COP terbesar terdapat pada beban 200 watt sebesar 2,64 dan kenaikkan kapasitas refrigerasi serta daya kompresor terjadi seiring dengan penambahan beban pendingin.

Helmi, Risza (2013) melakukan penelitian tentang nilai COP pada refrigerator dengan refrigeran CFC R12 dan HC R134a dan dengan panjang pipa kapiler yang berbeda. Metode yang digunakan dengan mengganti refrigeran CFC R12 atau HC R134a, serta manakah yang menghasilkan suhu paling dingin dan COP tertinggi. Dari hasil penelitian didapat bahwa nilai COP tertinggi 4,06 untuk refrigeran HC R134a dan suhu evaporator terendah 16 °C untuk refrigeran HC R134a, dengan panjang pipa kapiler yang berukuran panjang 2,25 m

Indriyanto (2013) telah melakukan penelitian terhadap mesin kulkas dengan panjang pipa kapiler 175 cm untuk mengetahui karakteristik dari mesin kulkas. Karakteristik tersebut meliputi : kerja kompresor kulkas, kalor yang diserap evaporator, kalor yang di lepas kondensor, dan COP kulkas penelitian memberikan hasil. Rata-rata COP kulkas sebesar 2,20.

Leo (2013) telah melakukan penelitian tentang mesin pendingin air dengan siklus kompresi uap. Penelitian tersebut bertujuan mendapatkan koefisien prestasi mesin pendingin. Penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai (a) refrigeran yang digunakan R134a (b) mengunakan motor penggerak kompresor berkapasitas 1/8 PK. Dari hasil penelitian didapatkan koefisien prestasi mesin pendingin sebesar 5,1.

Willis (2013) telah melakukan penelitian tentang penggunaan refrigeran R-22 dan R-134a pada mesin pendingin. Penelitian ini bertujuan (a) membandingkan potensi kerja refrigeran (b) Membahas refrigeran yang ramah lingkungan antara R-22 dan R-134a. penelitian ini dilakukan dengan batasan-batasan sebagai berikut : (a) Refrigeran yang digunakan R-22 dan R-134a (b) menggerakan motor penggerak kompresor berdaya 2 HP. Dari hasil penelitian didapatkan : (a) Refrigeran 22 dari segi prestasi kerjanya lebih baik dari R-134a, tetapi tidak ramah lingkungan, tetapi prestasi kerjanya lebih rendah dari R-22.

40

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1 Persiapan Alat

3.1.1 Komponen Utama Pembuatan Showcase

1. Kompresor :

Kompresor merupakan komponen utama pada mesin pendingin yang berfungsi untuk menaikkan tekanan, dan sebagai akibat dari kenaikan tekanan tersebut, suhu refrigeran pada mesin pendingin juga ikut naik. Gambar 3.1

memperlihatkan kompresor yang digunakan dalam pembuatan showcase:

Gambar 3.1 Kompresor Hermatik

Jenis Kompresor : Hermetic Refrigeration

Seri Kompresor : Model Nipon BES45H

Voltase : 220 V

Spesifikasi Kompresor : 220 V, 0,52 A

2. Kondensor

Kondensor merupakan suatu alat yang berfungsi untuk menurunkan suhu dan merubah fase refrigeran dari fase gas mencair cair. Dalam pembuatan

showcase ini menggunakan kondensor berjenis U. Gambar 3.2 menyajikan

kondensor yang dipergunakan :

Gambar 3.2 Kondensor 8U

Panjang Pipa : 8 m

Diameter Pipa : 5 mm

Bahan Pipa : Baja

Bahan Sirip : Baja

Diameter Sirip : 2 mm

Jarak Antar Sirip : 4,5 mm

Jumlah Sirip : 110 Buah

Jumlah U : 8 Buah

3. Pipa Kapiler

Pipa kapiler merupakan alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan refrigeran, dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Menurunnya tekanan terjadi karena diameter pipa kapiler kecil. Ketika fluida mengalir di dalam pipa kapiler, fluida mengalami gesekan dengan permukaan pipa yang menyebabkan

tekanan refrigeran turun. Gambar 3.3 menyajikan gambar pipa kapiler yang dipergunakan :

Gambar 3.3 Pipa kapiler

Panjang pipa kapiler : 225 cm

Diameter pipa kapiler : 0,028 inchi

Bahan pipa kapiler : Tembaga

4. Evaporator

Evaporator digunakan untuk menguapkan refrigeran, yaitu untuk merubah fase dari cair menjadi gas. Proses perubahan fase dari cair menjadi gas ini memerlukan kalor yang diambil dari lingkungan evaporator tersebut.

Dalam Pembuatan showcase ini mengunakan evaporator jenis plat (Gambar

3.4).

5. Filter

Filter merupakan alat yang digunakan untuk menyaring kotoran misalnya korosi, serbuk-serbuk sisa pemotongan, atau uap air, agar tidak terjadi pengembunan pada pipa kapiler. Filter pada showcase (Gambar 3.5) memiliki panjang 90 mm dan diameter 19,4 mm.

Gambar 3.5 Filter

6. Refrigeran

Adalah fluida yang digunakan sebagai fluida kerja siklus kompresi uap.

Refrigeran pada showcase berjenis R-134a (Gambar 3.6).

3.1.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Showcase

1. Almunium Hollow Segi Empat

Almunium Hollow Segi Empat di pergunakan sebagai kerangka dasar

dalam pembuatan mesin pendingin showcase, tahan karat dan lebih ringan dari

pada besi (Gambar 3.7).

Gambar 3.7 Almunium Hollow Segi Empat

2. Tube Cutter (Pemotong Pipa)

Adalah alat pemotong pipa tembaga, agar hasil potongan bisa rata serta

dapat mempermudah pengelasan pada proses pembuatan showcase (Gambar

3.8).

3. Tube Expander (Pelebar Pipa )

Pelebar pipa berfungsi untuk mengembangkan atau melebarkan pada ujung pipa tembaga agar dapat disambungkan dengan pipa yang lain (Gambar 3.9).

Gambar 3.9 Pelebar Pipa

4. Fan (kipas Angin)

Merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mensirkulasikan udara hasil

pendinginan evaporator ke seluruh ruangan showcase. Gambar 3.10

menyajikan fan digunakan dalam pembuatan showcase.

Model Kipas : AFB0812LB

Arus : 0,14 A

Tegangan : 220 – 240 V

Daya : 30,8 watt (Perbuah)

Jumlah blade : 5 Blade

Ukuran : 120 mm x 120 mm x 38 mm

5. Manifold Gauge

Manifold gauge merupakan alat yang digunakan untuk mengukur

tekanan refrigeran dalam sistem pendinginan, baik dalam saat pengisisan refrigeran maupun pada saat showcase beroperasi. Pengukuran tekanan yang terlihat dalam manifold gauge adalah tekanan kerja evaporator atau tekanan hisap kompresor, dan tekanan kerja kondensor atau tekanan keluaran kompresor (Gambar 3. 11).

6. Alat Las Tembaga

Adalah alat yang digunakan pada proses pengelasan, dan juga dibutuhkan pada proses menambal, menyambung, atau melepaskan sambungan

pipa tembaga pada sistem pendinginan showcase (Gambar 3.12).

Gambar 3.12 Alat Las Tembaga

7. Bahan Las

Bahan Las yang digunakan dalam penyambungan pipa kapiler menggunakan bahan tambah perak tembaga dan borak. Untuk bahan tambah borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan besi. Penggunaan bahan tambah dikarenakan pada proses pengelasan tembaga akan lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat (Gambar 3.13).

Gambar 3.13 Bahan Las

8. Pentil

Adalah alat yang digunakan untuk mengisi gas atau mengeluarkan refrigeran. Digunakan pada saat pengisian metil dan juga menambah dalam proses pemvakuman (Gambar 3.14).

Gambar 3.14 Pentil

9. Metil

Adalah cairan yang berfungsi untuk membersihkan saluran-saluran pipa kapiler. Penggunaan metil dalam pembersihan saluran pipa kapiler ini sebanyak satu tutup botol metil (Gambar 3.15).

Gambar 3.15 Metil

10. Thermostat

Adalah alat yang digunakan untuk mengatur suhu udara di dalam

showcase pada suhu 2 - 8°C. Penggunaan thermostat pada showcase ini yaitu

jika suhu udara di dalam ruang pendingin showcase telah tercapai, maka kompresor akan mati secara otomatis (Gambar 3.16).

11. Alat Ukur APPA dan Thermokopel

Adalah sebuah kabel penyambung alat ukur dari APPA yang berfungsi

untuk mengukur suhu refrigeran pada mesin pendingin showcase, yaitu

mengukur suhu refrigeran masuk kondensor, keluar kondensor, masuk evaporator, keluar evaporator, masuk kompresor, dan keluar kompresor (Gambar 3.17).

Gambar 3.17 Alat Ukur APPA dan Thermokopel

12. Pompa Vakum

Adalah alat yang dipergunakan untuk menggosongkan udara pada sistem siklus kompresi uap. Hal ini dilakukan agar udara tidak menganggu sistem refrigerasi (Gambar 3.18).

Gambar 3.18 Pompa Vakum

3.2 Pembuatan showcase

3.2.1 Proses Pembuatan Showcase

Langkah-langkah pembuatan mesin pendingin showcase dapat

diketahui sebagai berikut ini :

a. Mempersiapkan semua komponen utama mesin pendingin showcase

seperti kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler, filter, refrigeran R-134a, serta komponen pendukung pembuatan showcase seperti alat pemotong pipa, alat pembengkok pipa, pompa vakum, alat las, manifold gauge, dan alat –

alat lain yang digunakan dalam pembuatan mesin pendingin showcase.

b. Pembuatan rangka mesin pendingin showcase, pada proses ini

memerlukan alat sebagai berikut alat pemotong almunium untuk memotong sesuai ukuran yang ditentukan, dan paku keling untuk menyambung antara almunium yang telah dipotong (Gambar 3.19 ).

Gambar 3.19 Kerangka Showcase

c. Penyambungan dengan las antara kompresor dengan kondensor, dalam

proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara kompresor dan kondensor. Dalam proses penyambungan terdapat perbedaan material yang akan disambung pipa output kondensor terbuat dari besi sedangkan pipa penghubung terbuat dari tembaga. Proses penyambungan ini diperlukan dengan bahan bantu borak yang berfungsi sebagai bahan tambahan dalam proses pengelasan karena perbedaan karakteristik material dan agar pipa saluran masuk kondensor tersambung dengan baik dan tidak bocor. Bahan yang dilakukan pada proses pengelasan atau penyambungan ini menggunakan bahan perak dan kuningan (Gambar 3.20).

d. Proses penyambungan dengan las antara kondensor dengan input filter dalam proses diperlukan pipa tembaga sebagai penghubung antara pipa output kondensor dengan input filter. Proses penyambungan menggunakan las yang menggunakan las bahan perak dan kuningan. Diperlukan borak sebagai perekat dalam proses pengelasan karena terdapat perbedaan material antara kondensor dan filter. Alat bantu yang digunakan adalah tang yang mempunyai fungsi

untuk menahan pipa tembaga pada saat penyambungan dengan las (Gambar

3.21).

Gambar 3.21 Pengelasan kondensor dengan filter

e. Proses penyambungan dengan las antara pipa kapiler dengan

evaporator, dalam proses pengelasan alat las yang berfungsi untuk menyambungkan saluran keluar pipa kapiler dengan saluran pipa keluar masuk evaporator. Proses penyambungan mengunakan las dengan bahan perak dan kuningan. Tang mempunyai fungsi untuk menahan pada saat proses pengelasan dan juga memipihkan diameter pipa saluran masuk evaporator supaya pipa kapiler dapat tersambung dengan baik (Gambar 3.22).

Gambar 3.22 Pengelasan pipa kapiler dengan evaporator

f. Proses penyambungan dengan las antara evaporator dengan kompresor,

dalam proses ini diperlukan pipa tembaga sebagai pipa penghubung evaporator dengan kompresor. Proses penyambungan komponen tersebut menggunakan alat las dengan bahan kuningan dan perak.

Gambar 3.23 Pengelasan evaporator dengan kompresor

g. Proses pengisian metil, dalam proses ini metil mempunyai fungsi untuk

membersihkan saluran pipa-pipa pada showcase yang sudah jadi dan sebagai

Gambar 3.24 Pengisian metil

h. Proses pemvakuman showcase, dalam proses pemvakuman diperlukan

pompa vakum yang mempunyai fungsi untuk proses pemvakuman tersebut. Proses ini bertujuan untuk mengeluarkan udara-udara yang masih terjebak dalam saluran – saluran pipa di showcase agar siklus dalam showcase dapat bekerja dengan baik (Gambar 3.25).

Gambar 3.25 Proses pemvakuman

i. Proses pengisian refrigeran R134a dalam proses ini diperlukan

refrigeran R-134a sebagai fluida kerja showcase. Tekanan refrigeran yang akan

di masukan dalam siklus showcase harus sesuai dengan standart kerja

Gambar 3.26 Pengisian Refrigeran R-134a

j. Proses uji coba showcase setelah semua alat terpasang dengan baik

proses selanjutnya adalah menghubungkan kabel kompresor dengan aliran listrik. Kompresor akan hidup dan bekerja memompakan refrigeran ke seluruh

komponen showcase secara konstan (Gambar 3.27).

57

BAB IV

METODELOGI PENELITIAN

4.1Obyek Penelitian

Obyek yang diteliti adalah showcase seperti tersaji pada Gambar 4.1 (a) dan Gambar 4.2 (b). Ukuran showcase, panjang = 57 cm , lebar = 35 cm, tinggi = 97 cm

(a)

(b)

Gambar 4.1 (a), (b) Skematik Showcase

Keterangan Gambar 4.1 :

1. Evaporator 3. Pipa kapiler 5. Kompresor 2. Kondensor 4. Filter 6. Kipas angin (Fan)

4.2Alur Penelitian

Diagram alur pada Gambar 4.2 merupakan tahap pembuatan mesin showcase dan penelitiannya :

tidak baik

Gambar 4.2 Diagram alur pembuatan dan penelitian mesin showcase Mulai

Perancangan Showcase

Persiapan dan penyambungan komponen-komponen Mesin,alat ukur dan alat bantu Showcase Pemvakuman dan Pemetilan Showcase

Pengisian Refrigeran R134a Showcase

Uji Coba

Pengambilan Data ; P1, P2, T1, T2, T3, T4, I

Penggambaran Siklus Kompresi Uap Pada P-h Diagram, diperoleh h1, h2, h3, h4, Tc, Te

Pengolahan Data ; Win, Qin, Qout, Laju Aliran Massa Refrigeran (m), COPaktual, COPideal, Efisiensi (ƞ), Pembahasan dan kesimpulan

Pada penelitian mesin showcase ini mengunakan beban pendingin minuman aqua sebanyak 10 botol dengan ukuran 600 ml per botol proses penelitian berlangsung selama 200 menit dan dilakukan sebanyak 3 kali pengambilan data.

4.3Skematik Penelitian

Untuk mengambil data-data pada penelitian diperlukan alat ukur tekanan, alat ukur suhu, multimeter, tachometer, clamp meter (tang ampere). Posisi pengambilan data dapat dilihat pada Gambar 4.3

Gambar 4.3 Skematik Penelitian

Keterangan alat bantu penelitian pada Gambar 4.3 sebagai berikut: 1. Termokopel dan alat penampil suhu digital (TΌ)

Termokopel dan alat penampil suhu digital (TΌ) berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran masuk kompresor.

2. Termokopel dan alat penampil suhu digital (T )

Termokopel dan alat penampil suhu digital (T ) berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran keluar kompresor

3. Termokopel dan alat penampil suhu digital (TΎ)

Thermokopel dan alat penampil suhu digital (TΎ) berfungsi untuk mengukur suhu refrigeran keluar kondensor

4. Termokopel dan alat penampil suhu digital (Tbeban / T )

Termokopel dan alat penampil suhu digital (Tbeban) berfungsi untuk mengukur suhu beban pendinginan

5. Pressure Gauge (PΌ)

Pressure gauge (PΌ) berfungsi untuk mengukur tekanan rendah refrigeran masuk kompresor.

6. Pressure Gauge (P΍)

Pressure gauge (P΍) berfungsi untuk mengukur tekanan tinggi refrigeran keluar kompresor

7. Clamp meter (tang ampere)

Clamp meter (tang ampere) berfungsi untuk mengukur besar arus listrik yang dipergunakan kompresor untuk melakukan pekerjaan.

8. Anemometer

4.4 Alat Bantu Penelitian

Pada penelitian ini mengunakan alat bantu yang berfungsi untuk membantu memperoleh data. Beberapa alat bantu yang digunakan pada penelitian ini yaitu :

1. Termokopel dan penampil suhu digital termokopel

Termokopel dan alat penampil suhu digital berfungsi untuk mengukur suhu pada saat pengujian. Cara pengunaanya yaitu dengan menempelkan ujung termokopel pada bagian yang akan diukur.

Gambar 4.4 Termokopel dan APPA (www. id.aliexpress.com) 2. Pressure Gauge

Pada penelitian ini pressure gauge digunakan untuk mengukur tekanan refrigeran masuk kompresor, keluar kompresor, masuk pipa kapiler dan keluar pipa kapiler.

Gambar 4.5 Pressure gauge (www. aliexpress.com)

3. Multimeter

Pada penelitian ini multimeter digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik kompresor saat pengambilan data.

Gambar 4.6 Multimeter (www. nccrops.com)

4. Clamp Meter (Tang Ampere)

Pada penelitian ini clamp meter (Tang Ampere) digunakan untuk mengukur besar arus listrik kompresor saat pengambilan data.

Gambar 4.7 Clamp Meter (tang ampere) (www. kpindo.com)

5. Anemometer

Untuk mengukur laju kecepatan kipas digital yang ada pada di kondensor (m/s)

Gambar 4.8 Anemometer (m/s) (www.fitria-maple.blogspot.com)

6. Stopwatch

Pada penelitian ini stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pada saat proses pengambilan data.

Gambar 4.9 Stopwatch (www. ebay.com)

7. Botol Minum

Botol minum ini berfungsi sebagai beban pendingin, yang berisi air dengan volume 600 ml

Gambar 4.10 Botol Minum (www. supermetroemall.com)

4.5Variasi Penelitian

Variasi penelitian yang dilakukan adalah variasi kecepatan aliran udara yang hasilkan kipas kondensor. Pada Variasi Kecepatan kipas kondensor yang di ambil adalah kecepatan (0), (1), (2) dari kipas yang dipergunakan.

107 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

108 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

109 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

110 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

111 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

112 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI