Analisa Performansi Mesin Pendingin 1-Pk dengan Penambahan Subcool Menggunakan Refrigerant R-22
ANALISA PERFORMANSI MESIN PENDINGIN 1-PK DENGAN
PENAMBAHAN SUBCOOL MENGGUNAKAN
REFRIGERANT R-22
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
RIKARDO GOODLAS MANURUNG
NIM. 130421015
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan
rahmat
dan
anugerah-Nya
kepada
penulis
sehingga
dapat
menyelesaikan Tugas Sarjana ini dengan sebaik mungkin.
Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dilaksanakan
mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikan agar memperoleh gelarsarjana di
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun
judul Tugas Sarjana
PENDINGIN
1-PK
ini adalah “ANALISA PERFORMANSI MESIN
DENGAN
PENAMBAHAN
SUBCOOL
MENGGUNAKAN REFRIGERANT R-22”
Dalam penulisan Tugas Sarjana ini penulis banyak mendapatkan bantuan baik
moral maupun materi dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terimakasih kepada :
1. Kedua Orang Tua penulis, M. Manurung dan K. Silalahi tidak henti-henti
nya memberikan nasihat, dukungan, dan doa kepada penulis.
2. Bapak Ir. Tekad Sitepu, MT.Selaku Dosen Pembimbing yang telah
membimbing, dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana
ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuriselaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik UniversitasSumateraUtara.
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. Selaku Sekretaris Departemen Teknik
MesinFakultasTeknikUniversitas Sumatera Utara.
5. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik UniversitasSumateraUtara.
6. Kepada adik tersayang saya DNH yang selalu membantu dan memberikan
dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
i
Universitas Sumatera Utara
7. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa Departemen Teknik Mesin, khususnya
kepada teman - teman seperjuangan Angkatan 2013 yang tidak dapat
disebutkan satu - persatu yang telah membantu dan memberi masukan yang berguna
demi kelengkapan Tugas Sarjana ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih belum sempurna. Hal ini
dikarenakan terbatasnya pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis.Untuk
itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran-saran yang membangun dari semua
pihak untuk perbaikan tugas sarjana ini.
Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat bagi
pembaca dan peneliti lainnya.
Medan,Maret 2016
Penulis,
RikardoGoodlasManurung
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sistem pengkondisian udara merupakan proses mengkondisikan udara suatu ruangan
sehingga mencapai temperatur dan kelembapan yang diharapkan. Penambahan
subcool dengan media pendingin air yand ditambahi es batu merupakan cara yang
efektif untuk meningkatkan performansi sistem pendingin.Penggunaan subcool
adalah untuk menjaga gelembung uap yang melewati katub ekspansi. Agar semua
refrigerant yang masuk kedalam evaporator 100% cairan. Penelitian dilakukan pada
air conditioning (AC) Split 1-PK. Pengujian dilakukan dengan mengambil data pada
alat ukur tekanan yaitu pada sisi masukan kompresor (P1), sisi keluar kompresor (P2),
sisi keluar kondensor (P3), sisi keluaran Subcool (P4), masukan evaporator (P5), serta
temperatur di sisi masuk kompresor (T1), sisi keluar kompresor (T2), sisi keluar
kondensor (T3) dan keluaran subcool (T4), sisi masukan evaporator (T5). Dari data
yang telah dianalisa maka diperoleh peningkatan performansi sistem pendingin, yakni
meningkatnya kapasitas pendinginan menjadi 208.075 kJ/kg kW, dan semakin rendah
daya kompresor menjadi 0,814121 kW, serta meningkatnya COP sebesar 15% dari
AC standar.
Kata kunci: Sistem Pengkondisian Udara , Performansi, Subcool, Kapasitas
Pendinginan,
iii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
An air conditioning system to condition the air of a room so as to achieve the
expected temperature and humidity. Extra media subcool with water cooling block,
add ice cubes is an effective way to improve system performance
pendingin.Penggunaan subcool is to keep the bubble of steam passing through the
expansion valve. So that all the refrigerant into the evaporator 100% liquid. The study
was conducted on the air conditioning (AC) Split 1-PK. Testing is done by taking
data on a pressure gauge that is on the input side of the compressor (P1), the out side
of the compressor (P2), the out side of the condenser (P3), the output side Subcool
(P4), enter the evaporator (P5), and the temperature on the entrance side compressor
(T1), the out side of the compressor (T2), the out side of the condenser (T3) and the
output subcool (T4), the input side of the evaporator (T5). From the data that has
been analyzed then gained increasing performance cooling system, namely the
increased cooling capacity becomes 208 075 kJ / kg kW, and the lower the power
compressor becomes 0.814121 kW, and increased COP of 15% of the standard AC.
Keywords: Air Conditioning System, Performance, Subcool, Cooling Capacity.
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................
i
ABSTRAK .........................................................................................
iii
ABSTRACT .......................................................................................
iv
DAFTAR ISI ......................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................
viii
DAFTAR TABEL ...............................................................................
xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang ....................................................................
1
1.2 Tujuan Penelitian ................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .................................................................
2
1.4 ManfaatPenelitian ...............................................................
2
1.5 SistematikaPenulisan ..........................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Pengkondisian Udara/AC ........................................
5
2.2 Komponen Sistem Pendingin Ruangan ...............................
6
2.2.1Kompresor ............................................................
6
2.2.2 Kondensor ............................................................
7
2.2.3 Flow Control / Katub Ekspansi .............................
9
2.2.4 Evaporator ...........................................................
10
2.2.5 Refrigrant .............................................................
11
2.3 Prinsip Kerja Pendingin Ruangan .......................................
13
2.3.1 Jenis – jenis Pendingin Ruangan...........................
14
2.4 Termodinamika Sistem Refrigerasi .....................................
20
2.4.1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap ..........................
21
2.4.2 Siklus Refrigerasi Absorbsi .................................
26
2.5 Subcool .............................................................................
27
v
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu .............................................................
28
3.2 Bahan .................................................................................
28
3.3 Alat Ukur yang Digunakan ................................................
33
3.4 Peralatan yang Digunakan .................................................
35
3.5 Set-Up Eksperimental .........................................................
38
3.6 Dimensi Utama Subcool ....................................................
39
3.7 Langkah Pembuatan Subcool ..............................................
47
3.8 Langkah- Langkah Penelitian..............................................
42
3.9 Skema Alat Pada Penelitian ...............................................
44
3.9.1 Skema Alat Pada Penelitian AC Standar ....................
44
3.9.2 Skema Alat Pada Penelitian AC Menggunakan Subcool .. 45
3.5.3 Laju Aliran Air Dalam Pipa Yang dihasilkan Pompa .
48
3.5.2 Koefisien Perpindahan Panas Secara konveksi paksa .
48
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian ..................................................................
45
4.1.1Pengujian AC dengan Kondisi Standar .......................
46
4.1.2 Pengujian AC dengan Menggunakan Subcool ...........
66
4.1.3 AnalisaPerformansi ...................................................
86
4.1.3.1 Hubungan Waktu dengan Daya
Kompresor ....................................................
86
4.1.3.2 Hubungan Waktu Dengan Kapasitas
Pendinginan .................................................
88
4.1.3.3 Hubungan Waktu Dengan Kalor
Kondensor .....................................................
90
4.1.3.4 Hubungan Waktu Dengan COP .....................
91
4.2 Penghematan Konsumsi Listrik AC ....................................
86
vi
Universitas Sumatera Utara
4.2.1 Konsumsi Listrik AC Standar ....................................
86
4.2.2 Konsumsi Listrik Setelah Dimodifikasi .....................
86
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................
94
5.2 Saran .................................................................................
96
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kompresor ........................................................................
7
Gambar 2.2 Kondensor ........................................................................
8
Gambar 2.3 Pipa Kapiler ......................................................................
10
Gambar 2.4 Evaporator ........................................................................
11
Gambar 2.5 Tabung R-22 .....................................................................
12
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Ruangan ...........................
14
Gambar 2.7 AC Window......................................................................
15
Gambar 2.8 Wall Type .........................................................................
16
Gambar 2.9 Floor Type ........................................................................
17
Gambar2.10 Cassette Type ..................................................................
17
Gambar 2.11 Unit Pendingin (Chiller) .................................................
19
Gambar 2.12 Air Handling Unit (AHU) ..............................................
19
Gambar 2.13 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap ...................................
21
Gambar 2.14 Diagram T-s dan P-h Siklus Kompresi Uap .....................
22
Gambar 2.15 Diagram P-h Sistem Komresi Uap Ideal ..........................
22
Gambar 2.16 Sistem Refrigerasi Absorbsi ............................................
26
Gambar 2.17 Siklus Mesin Pendingin Dengan Menggunakan Subcool .
23
Gambar 3.1 Satu Unit AC LABTECH 1 PK .........................................
28
Gambar 3.2 Pipa Tembaga ...................................................................
29
Gambar 3.3 Kotak Styrofoam...............................................................
29
Gambar 3.4 Pipa Sambungan U ..........................................................
30
Gambar 3.5 Selang Air ........................................................................
30
Gambar 3.6 Refrigeran R-22 Dupont....................................................
31
Gambar 3.7 Subcool ............................................................................
33
Gambar 3.8 Pipa PVC .........................................................................
33
Gambar 3.9 Tang Ampere ...................................................................
34
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar3.10 Manifold Gauge ..............................................................
34
Gambar3.11 Alat Pengukur Suhu .........................................................
35
Gambar3.12 Pompa Pakum .................................................................
35
Gambar3.13 Pompa Auarium ..............................................................
36
Gambar3.14 Pentil Selang Manifold Gauge .........................................
37
Gambar3.15 Kawat Las........................................................................
37
Gambar3.16 Flaring Tool .....................................................................
37
Gambar3.17 Tube Cutter ......................................................................
38
Gambar3.18 Dimensi Utama Subcool ..................................................
39
Gambar3.19 Posisi Selang Inlety dan Outlet Dari Air Pendingin ..........
37
Gambar3.20 Posisi Masing-masing Selang ...........................................
41
Gambar3.21 Pompa Aqquarium Didalam Kotak Styrofoam .................
41
Gambar3.22 Pemasangan Manifold gauge, Termometer, dan clamp
meter ..............................................................................
42
Gambar3.23 Proses Pengisian Freon Dupont R-22 ...............................
39
Gambar3.24 Rangkaian Alat Pada Pengujian AC Standar ....................
44
Gambar3.25 Rangkaian Alat Pada Pengujian AC Dengan Penambahan
Subcool ...........................................................................
45
Gambar3.26 Diagram Alir Proses Pelaksanaan Penelitian ....................
46
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Daya Kompresor
Pengujian Pagi Hari ..........................................................
88
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Daya Kompresor
Pengujian Siang Hari ........................................................
88
Gambar 4.3 GrafikHubungan Waktu Terhadap Daya Kompresor
Pengujian Malam Hari ......................................................
89
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Kapasitas Pendinginan
Pengujian Pagi Hari ...........................................................
89
Gambar4.5 GrafikHubungan Waktu Terhadap Kapasitas Pendinginan
ix
Universitas Sumatera Utara
Pengujian Siang Hari ........................................................
90
Gambar4.6 GrafikHubungan Waktu Terhadap Kapasitas Pendinginan
Pengujian Malam Hari ......................................................
90
Gambar 4.7 GrafikHubungan Waktu Terhadap Kalor Kondensor
Pengujian Pagi Hari ...........................................................
91
Gambar 4.8GrafikHubungan Waktu Terhadap Kalor Kondensor
Pengujian Siang Hari .........................................................
92
Gambar 4.9GrafikHubungan Waktu Terhadap Kalor Kondensor
Pengujian Malam Hari .......................................................
92
Gambar 4.10 GrafikHubunganWaktuTerhadapCoeficient Of Prestasi
(COP) Pengujian Pagi Hari ................................................
93
Gambar4.11GrafikHubungan Waktu Terhadap Coeficient Of Prestasi
(COP)Pengujian Siang Hari ..............................................
93
Gambar4.12GrafikHubungan Waktu Terhadap Coeficient Of Prestasi
(COP)Pengujian Malam Hari .............................................
94
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 PenamaanRefrigerant, Kode WarnaSertaRumus
Kimianya ......................................................................................
13
Tabel 4.1 Data Pengujian AC Standar Pagi Hari............................................
48
Tabel 4.2 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Pagi Hari
AC Standar ...................................................................................
51
Tabel 4.3 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Siang Hari AC Standar .................................................
53
Tabel 4.4 Data Pengujian AC Standar siang Hari ..........................................
55
Tabel 4.5 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Siang Hari
AC Standar ..................................................................................
57
Tabel 4.6 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Siang Hari AC Standar .................................................
60
Tabel 4.7 Data Pengujian AC Standar Malam Hari .......................................
61
Tabel 4.8 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Malam Hari
AC Standar ..................................................................................
63
Tabel 4.9 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Malam Hari AC Standar ...............................................
66
Tabel 4.10 Data Pengujian AC Dengan Menggunakan Subcool Pagi Hari .....
67
Tabel 4.11 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Pagi Hari
AC Dengan Menggunakan Subcool...............................................
70
Tabel 4.12 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Siang Hari AC Dengan Menggunakan Subcool .............
73
xi
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.13 Data Pengujian AC Dengan Menggunakan Subcool siang Hari....
74
Tabel 4.14 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Siang Hari
AC Dengan Menggunakan Subcool..............................................
77
Tabel 4.15 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Siang Hari AC Dengan Menggunakan Subcool .............
80
Tabel 4.16 Data Pengujian AC Standar Malam Hari......................................
81
Tabel 4.17 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Malam Hari
AC Standar .................................................................................
84
Tabel 4.18 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Malam Hari AC Standar ..............................................
87
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
p
T
h
I
V
ER
Wc
Qc
Qe
h1
h2
h3
h4
COP
P
V
cos θ
Arti
Satuan
Tekanan
Psi
Suhu
°C
Enthalpi
kJ/kg
Kuat Arus
A
Tegangan
V
Kapasitas Pendinginan
kJ/kg
Kerja Kompresor
kW
Panas Yang Dilepas Kondensor
kW
Kapasitas Evaporator
kW
Enthapi Refrigeran Keluar Evaporator
kJ/kg
Enthalpi Keluar Kompresor
kJ/kg
Enthalpi Keluar kondensor
kJ/kg
Enthalpi Keluar Pipa Kapiler
kJ/kg
KoefisienPrestasi (coefisien of performance)
Daya Kompresor
W
Tegangan
V
Faktor Daya
LajuAliran Massa
kg/s
xiii
Universitas Sumatera Utara
PENAMBAHAN SUBCOOL MENGGUNAKAN
REFRIGERANT R-22
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
RIKARDO GOODLAS MANURUNG
NIM. 130421015
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan
rahmat
dan
anugerah-Nya
kepada
penulis
sehingga
dapat
menyelesaikan Tugas Sarjana ini dengan sebaik mungkin.
Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dilaksanakan
mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikan agar memperoleh gelarsarjana di
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun
judul Tugas Sarjana
PENDINGIN
1-PK
ini adalah “ANALISA PERFORMANSI MESIN
DENGAN
PENAMBAHAN
SUBCOOL
MENGGUNAKAN REFRIGERANT R-22”
Dalam penulisan Tugas Sarjana ini penulis banyak mendapatkan bantuan baik
moral maupun materi dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terimakasih kepada :
1. Kedua Orang Tua penulis, M. Manurung dan K. Silalahi tidak henti-henti
nya memberikan nasihat, dukungan, dan doa kepada penulis.
2. Bapak Ir. Tekad Sitepu, MT.Selaku Dosen Pembimbing yang telah
membimbing, dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana
ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuriselaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik UniversitasSumateraUtara.
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. Selaku Sekretaris Departemen Teknik
MesinFakultasTeknikUniversitas Sumatera Utara.
5. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik UniversitasSumateraUtara.
6. Kepada adik tersayang saya DNH yang selalu membantu dan memberikan
dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
i
Universitas Sumatera Utara
7. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa Departemen Teknik Mesin, khususnya
kepada teman - teman seperjuangan Angkatan 2013 yang tidak dapat
disebutkan satu - persatu yang telah membantu dan memberi masukan yang berguna
demi kelengkapan Tugas Sarjana ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih belum sempurna. Hal ini
dikarenakan terbatasnya pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis.Untuk
itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran-saran yang membangun dari semua
pihak untuk perbaikan tugas sarjana ini.
Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat bagi
pembaca dan peneliti lainnya.
Medan,Maret 2016
Penulis,
RikardoGoodlasManurung
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sistem pengkondisian udara merupakan proses mengkondisikan udara suatu ruangan
sehingga mencapai temperatur dan kelembapan yang diharapkan. Penambahan
subcool dengan media pendingin air yand ditambahi es batu merupakan cara yang
efektif untuk meningkatkan performansi sistem pendingin.Penggunaan subcool
adalah untuk menjaga gelembung uap yang melewati katub ekspansi. Agar semua
refrigerant yang masuk kedalam evaporator 100% cairan. Penelitian dilakukan pada
air conditioning (AC) Split 1-PK. Pengujian dilakukan dengan mengambil data pada
alat ukur tekanan yaitu pada sisi masukan kompresor (P1), sisi keluar kompresor (P2),
sisi keluar kondensor (P3), sisi keluaran Subcool (P4), masukan evaporator (P5), serta
temperatur di sisi masuk kompresor (T1), sisi keluar kompresor (T2), sisi keluar
kondensor (T3) dan keluaran subcool (T4), sisi masukan evaporator (T5). Dari data
yang telah dianalisa maka diperoleh peningkatan performansi sistem pendingin, yakni
meningkatnya kapasitas pendinginan menjadi 208.075 kJ/kg kW, dan semakin rendah
daya kompresor menjadi 0,814121 kW, serta meningkatnya COP sebesar 15% dari
AC standar.
Kata kunci: Sistem Pengkondisian Udara , Performansi, Subcool, Kapasitas
Pendinginan,
iii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
An air conditioning system to condition the air of a room so as to achieve the
expected temperature and humidity. Extra media subcool with water cooling block,
add ice cubes is an effective way to improve system performance
pendingin.Penggunaan subcool is to keep the bubble of steam passing through the
expansion valve. So that all the refrigerant into the evaporator 100% liquid. The study
was conducted on the air conditioning (AC) Split 1-PK. Testing is done by taking
data on a pressure gauge that is on the input side of the compressor (P1), the out side
of the compressor (P2), the out side of the condenser (P3), the output side Subcool
(P4), enter the evaporator (P5), and the temperature on the entrance side compressor
(T1), the out side of the compressor (T2), the out side of the condenser (T3) and the
output subcool (T4), the input side of the evaporator (T5). From the data that has
been analyzed then gained increasing performance cooling system, namely the
increased cooling capacity becomes 208 075 kJ / kg kW, and the lower the power
compressor becomes 0.814121 kW, and increased COP of 15% of the standard AC.
Keywords: Air Conditioning System, Performance, Subcool, Cooling Capacity.
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................
i
ABSTRAK .........................................................................................
iii
ABSTRACT .......................................................................................
iv
DAFTAR ISI ......................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................
viii
DAFTAR TABEL ...............................................................................
xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LatarBelakang ....................................................................
1
1.2 Tujuan Penelitian ................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .................................................................
2
1.4 ManfaatPenelitian ...............................................................
2
1.5 SistematikaPenulisan ..........................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Pengkondisian Udara/AC ........................................
5
2.2 Komponen Sistem Pendingin Ruangan ...............................
6
2.2.1Kompresor ............................................................
6
2.2.2 Kondensor ............................................................
7
2.2.3 Flow Control / Katub Ekspansi .............................
9
2.2.4 Evaporator ...........................................................
10
2.2.5 Refrigrant .............................................................
11
2.3 Prinsip Kerja Pendingin Ruangan .......................................
13
2.3.1 Jenis – jenis Pendingin Ruangan...........................
14
2.4 Termodinamika Sistem Refrigerasi .....................................
20
2.4.1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap ..........................
21
2.4.2 Siklus Refrigerasi Absorbsi .................................
26
2.5 Subcool .............................................................................
27
v
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu .............................................................
28
3.2 Bahan .................................................................................
28
3.3 Alat Ukur yang Digunakan ................................................
33
3.4 Peralatan yang Digunakan .................................................
35
3.5 Set-Up Eksperimental .........................................................
38
3.6 Dimensi Utama Subcool ....................................................
39
3.7 Langkah Pembuatan Subcool ..............................................
47
3.8 Langkah- Langkah Penelitian..............................................
42
3.9 Skema Alat Pada Penelitian ...............................................
44
3.9.1 Skema Alat Pada Penelitian AC Standar ....................
44
3.9.2 Skema Alat Pada Penelitian AC Menggunakan Subcool .. 45
3.5.3 Laju Aliran Air Dalam Pipa Yang dihasilkan Pompa .
48
3.5.2 Koefisien Perpindahan Panas Secara konveksi paksa .
48
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian ..................................................................
45
4.1.1Pengujian AC dengan Kondisi Standar .......................
46
4.1.2 Pengujian AC dengan Menggunakan Subcool ...........
66
4.1.3 AnalisaPerformansi ...................................................
86
4.1.3.1 Hubungan Waktu dengan Daya
Kompresor ....................................................
86
4.1.3.2 Hubungan Waktu Dengan Kapasitas
Pendinginan .................................................
88
4.1.3.3 Hubungan Waktu Dengan Kalor
Kondensor .....................................................
90
4.1.3.4 Hubungan Waktu Dengan COP .....................
91
4.2 Penghematan Konsumsi Listrik AC ....................................
86
vi
Universitas Sumatera Utara
4.2.1 Konsumsi Listrik AC Standar ....................................
86
4.2.2 Konsumsi Listrik Setelah Dimodifikasi .....................
86
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................
94
5.2 Saran .................................................................................
96
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kompresor ........................................................................
7
Gambar 2.2 Kondensor ........................................................................
8
Gambar 2.3 Pipa Kapiler ......................................................................
10
Gambar 2.4 Evaporator ........................................................................
11
Gambar 2.5 Tabung R-22 .....................................................................
12
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Ruangan ...........................
14
Gambar 2.7 AC Window......................................................................
15
Gambar 2.8 Wall Type .........................................................................
16
Gambar 2.9 Floor Type ........................................................................
17
Gambar2.10 Cassette Type ..................................................................
17
Gambar 2.11 Unit Pendingin (Chiller) .................................................
19
Gambar 2.12 Air Handling Unit (AHU) ..............................................
19
Gambar 2.13 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap ...................................
21
Gambar 2.14 Diagram T-s dan P-h Siklus Kompresi Uap .....................
22
Gambar 2.15 Diagram P-h Sistem Komresi Uap Ideal ..........................
22
Gambar 2.16 Sistem Refrigerasi Absorbsi ............................................
26
Gambar 2.17 Siklus Mesin Pendingin Dengan Menggunakan Subcool .
23
Gambar 3.1 Satu Unit AC LABTECH 1 PK .........................................
28
Gambar 3.2 Pipa Tembaga ...................................................................
29
Gambar 3.3 Kotak Styrofoam...............................................................
29
Gambar 3.4 Pipa Sambungan U ..........................................................
30
Gambar 3.5 Selang Air ........................................................................
30
Gambar 3.6 Refrigeran R-22 Dupont....................................................
31
Gambar 3.7 Subcool ............................................................................
33
Gambar 3.8 Pipa PVC .........................................................................
33
Gambar 3.9 Tang Ampere ...................................................................
34
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar3.10 Manifold Gauge ..............................................................
34
Gambar3.11 Alat Pengukur Suhu .........................................................
35
Gambar3.12 Pompa Pakum .................................................................
35
Gambar3.13 Pompa Auarium ..............................................................
36
Gambar3.14 Pentil Selang Manifold Gauge .........................................
37
Gambar3.15 Kawat Las........................................................................
37
Gambar3.16 Flaring Tool .....................................................................
37
Gambar3.17 Tube Cutter ......................................................................
38
Gambar3.18 Dimensi Utama Subcool ..................................................
39
Gambar3.19 Posisi Selang Inlety dan Outlet Dari Air Pendingin ..........
37
Gambar3.20 Posisi Masing-masing Selang ...........................................
41
Gambar3.21 Pompa Aqquarium Didalam Kotak Styrofoam .................
41
Gambar3.22 Pemasangan Manifold gauge, Termometer, dan clamp
meter ..............................................................................
42
Gambar3.23 Proses Pengisian Freon Dupont R-22 ...............................
39
Gambar3.24 Rangkaian Alat Pada Pengujian AC Standar ....................
44
Gambar3.25 Rangkaian Alat Pada Pengujian AC Dengan Penambahan
Subcool ...........................................................................
45
Gambar3.26 Diagram Alir Proses Pelaksanaan Penelitian ....................
46
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Daya Kompresor
Pengujian Pagi Hari ..........................................................
88
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Daya Kompresor
Pengujian Siang Hari ........................................................
88
Gambar 4.3 GrafikHubungan Waktu Terhadap Daya Kompresor
Pengujian Malam Hari ......................................................
89
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Kapasitas Pendinginan
Pengujian Pagi Hari ...........................................................
89
Gambar4.5 GrafikHubungan Waktu Terhadap Kapasitas Pendinginan
ix
Universitas Sumatera Utara
Pengujian Siang Hari ........................................................
90
Gambar4.6 GrafikHubungan Waktu Terhadap Kapasitas Pendinginan
Pengujian Malam Hari ......................................................
90
Gambar 4.7 GrafikHubungan Waktu Terhadap Kalor Kondensor
Pengujian Pagi Hari ...........................................................
91
Gambar 4.8GrafikHubungan Waktu Terhadap Kalor Kondensor
Pengujian Siang Hari .........................................................
92
Gambar 4.9GrafikHubungan Waktu Terhadap Kalor Kondensor
Pengujian Malam Hari .......................................................
92
Gambar 4.10 GrafikHubunganWaktuTerhadapCoeficient Of Prestasi
(COP) Pengujian Pagi Hari ................................................
93
Gambar4.11GrafikHubungan Waktu Terhadap Coeficient Of Prestasi
(COP)Pengujian Siang Hari ..............................................
93
Gambar4.12GrafikHubungan Waktu Terhadap Coeficient Of Prestasi
(COP)Pengujian Malam Hari .............................................
94
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 PenamaanRefrigerant, Kode WarnaSertaRumus
Kimianya ......................................................................................
13
Tabel 4.1 Data Pengujian AC Standar Pagi Hari............................................
48
Tabel 4.2 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Pagi Hari
AC Standar ...................................................................................
51
Tabel 4.3 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Siang Hari AC Standar .................................................
53
Tabel 4.4 Data Pengujian AC Standar siang Hari ..........................................
55
Tabel 4.5 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Siang Hari
AC Standar ..................................................................................
57
Tabel 4.6 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Siang Hari AC Standar .................................................
60
Tabel 4.7 Data Pengujian AC Standar Malam Hari .......................................
61
Tabel 4.8 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Malam Hari
AC Standar ..................................................................................
63
Tabel 4.9 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Malam Hari AC Standar ...............................................
66
Tabel 4.10 Data Pengujian AC Dengan Menggunakan Subcool Pagi Hari .....
67
Tabel 4.11 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Pagi Hari
AC Dengan Menggunakan Subcool...............................................
70
Tabel 4.12 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Siang Hari AC Dengan Menggunakan Subcool .............
73
xi
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.13 Data Pengujian AC Dengan Menggunakan Subcool siang Hari....
74
Tabel 4.14 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Siang Hari
AC Dengan Menggunakan Subcool..............................................
77
Tabel 4.15 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Siang Hari AC Dengan Menggunakan Subcool .............
80
Tabel 4.16 Data Pengujian AC Standar Malam Hari......................................
81
Tabel 4.17 Nilai Enthalpi Setiap Tekanan pada Pengujian Malam Hari
AC Standar .................................................................................
84
Tabel 4.18 Nilai Kapasitas Pendinginan, Daya Kompresor, Laju Aliran
Massa, Kapasitas Evaporator, Kalor Kondensor, dan COP
Pengujian Malam Hari AC Standar ..............................................
87
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
p
T
h
I
V
ER
Wc
Qc
Qe
h1
h2
h3
h4
COP
P
V
cos θ
Arti
Satuan
Tekanan
Psi
Suhu
°C
Enthalpi
kJ/kg
Kuat Arus
A
Tegangan
V
Kapasitas Pendinginan
kJ/kg
Kerja Kompresor
kW
Panas Yang Dilepas Kondensor
kW
Kapasitas Evaporator
kW
Enthapi Refrigeran Keluar Evaporator
kJ/kg
Enthalpi Keluar Kompresor
kJ/kg
Enthalpi Keluar kondensor
kJ/kg
Enthalpi Keluar Pipa Kapiler
kJ/kg
KoefisienPrestasi (coefisien of performance)
Daya Kompresor
W
Tegangan
V
Faktor Daya
LajuAliran Massa
kg/s
xiii
Universitas Sumatera Utara