CHEST FREEZER DENGAN DAYA KOMPRESOR 0,2 PK DAN PANJANG PIPA KAPILER 1,4 METER

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

CHEST FREEZER DENGAN DAYA KOMPRESOR 0,2 PK
DAN PANJANG PIPA KAPILER 1,4 METER
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1TeknikMesin

Diajukan oleh :

SAMUEL THEODORUS BLEGUR
NIM : 12521405
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA
2014

I

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

CHEST FREEZER WITH 0,2 PK COMPRESSOR CAPACITY
AND 1,4 METER LENGTH OF CAPILLARY PIPE
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the SarjanaTeknik degree in Mechanical Engineering

By

SAMUEL THEODORUS BLEGUR
Student Number : 125214050

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014

II

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

III

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

IV

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya

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

Yogyakarta, 26 November 2014

Samuel Theodorus Blegur

V

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

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

: Samuel Theodorus Blegur

Nomor Mahasiswa

: 125214050

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul.
Chest Freezer dengan daya kompresor 0,2 PK dan panjang pipa kapiler 1,4
meter.
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media
lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun
memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 26 November 2014
Yang menyatakan,

Samuel Theodorus Blegur

VI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

INTISARI

Indonesia merupakan negara beriklim tropis, sehingga mesin pendingin
banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Hampir di setiap tempat, banyak

di temukan mesin-mesin pendingin. Mesin pendingin siklus kompresi uap adalah
mesin pendingin yang di dalamnya terjadi siklus dari bahan pendingin (refrigeran)
sehingga menghasilkan perubahan panas dan tekanan. Tujuan penelitian ini adalah
a) Membuat chest freezer yang bekerja dengan siklus kompresi uap. b)
Mengetahui karakteristik chest freezer meliputi COPaktual dan COPideal chest
freezer, kerja kompresor, kalor yang diserap evaporator per satuan massa., kalor
yang dilepas kondensor per satuan massa., efisiensi dan laju aliran massa dari
mesin pendingin
Metode yang digunakan adalah dengan metode eksperimental. Beban
pendingin dipilih air 240 ml di dalam ruang pendingin. Lalu proses pengambilan
data dilakukan pada mesin pendingin selama 150 menit. Setelah pengambilan data
pada mesin, lalu data tersebut dianalisis secara teoritis dengan menetukan kondisi
refrigeran pada setiap titik siklus, kapasitas refrigerasi dan COP sistem.
Hasil penelitian memberikan kesimpulan Kalor persatuan massa terendah
yang dilepas evaporator sebesar 232 kJ/kg, kalor persatuan massa tertinggi yang
dilepas evaporator sebesar 273 kJ/kg dan kalor persatuan massa rata-rata yang
dilepas evaporator sebesar 256 kJ/kg, COPaktual terendah chest freezer sebesar
3.08, COPaktual tertinggi chest freezer sebesar 3.3 dan COP aktual rata-rata chest
freezer sebesar 3.17, COPideal terendah chest freezer sebesar 4,1, COPideal tertinggi
chest freezer sebesar 4,2 dan COP ideal rata-rata chest freezer sebesar 4,14, Kalor

persatuan massa terendah yang dilepas evaporator sebesar 232 kJ/kg, kalor
persatuan massa tertinggi yang dilepas evaporator sebesar 273 kJ/kg dan kalor
persatuan massa rata-rata yang dilepas evaporator sebesar 256 kJ/kg, COPaktual
terendah chest freezer sebesar 3.08, COPaktual tertinggi chest freezer sebesar 3.3
dan COP aktual rata-rata chest freezer sebesar 3.17, COPideal terendah chest freezer
sebesar 4,1, COPideal tertinggi chest freezer sebesar 4,2 dan COP ideal rata-rata
chest freezer sebesar 4,14, Kalor persatuan massa terendah yang diserap
evaporator sebesar 179 kJ/kg, kalor persatuan massa tertinggi yang diserap
evaporator sebesar 179 kJ/kg dan kalor persatuan massa rata-rata yang diserap
evaporator sebesar 179 kJ/kg, Efisiensi terendah chest freezer sebesar 75%,
efisiensi tertinggi chest freezer sebesar 80% dan efisiensi rata-rata chest freezer
sebesar 77%, Laju aliran massa terendah chest freezer adalah 0,0041 kg/s, laju
aliran massa tertinggi chest freezer sebesar 0,0043 kg/s dan laju aliran massa ratarata chest freezer sebesar 0,00418 kg/s.

VII

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Abstract

Indonesia is a country with tropic climate,thus refrigerator has been
used in our daily life nowadays. Almost in every places,lots of refrigerator can be
found. Steam compression cycle of refrigerator is a refrigerator which the inside
of it,happens a cycle from the matter of refrigerator (refrigerant) the result with
that cycle create changing of heat and pressure.The purpose of this research are a)
making chest freezer that works with steam compression cycle. b) understand the
characteristic of chest freezer include COP actual and COP ideal chest
freezer,compressor works,the heat which been absorbed by evaporator / mass,the
heat which been released by the condenser / mass,the efficiency and flow speed of
mass from the refrigerator.
The method that has been used is an experimental method. The
load of the cooler is 240ml of water inside of the refrigerator. Then the
interpretation data process taken on refrigerator for 150 minutes. After taken the
interpretation data on machine,then the data must be analyzed theoretical with
determine the condition of the refrigerant on every cycle point,the capacity of

refrigeration,and COP system
The result of this research giving some conclusion. The lowest of
the heat/mass which released by the evaporator is 232 kJ/kg,the highest of the
heat/mass which released by the evaporator is 273 kJ/kg,and the average of the
heat/mass which released by the evaporator is 256 kJ/kg, the lowest COP actual of
chest freezer is 3.08,the highest COP actual of chest freezer is 3.3,and the average
of COP actual of chest freezer is 3.17, the lowest COP ideal of chest freezer is
4.1,the highest COP ideal of chest freezer is 4.2,and the average of COP actual of
chest freezer is 4.14, The lowest of the heat/mass which released by the
evaporator is 232 kJ/kg,the highest of the heat/mass which released by the
evaporator is 273 kJ/kg,and the average of the heat/mass which released by the
evaporator is 256 kJ/kg, the lowest COP actual of chest freezer is 3.08,the highest
COP actual of chest freezer is 3.3,and the average of COP actual of chest freezer
is 3.17, the lowest COP ideal of chest freezer is 4.1,the highest COP ideal of chest
freezer is 4.2,and the average of COP actual of chest freezer is 4.14. The lowest of
the heat/mass which released by the evaporator is 179 kJ/kg,the highest of the
heat/mass which released by the evaporator is 179 kJ/kg,and the average of the
heat/mass which released by the evaporator is 179 kJ/kg. The lowest efficiency of
chest freezer is 75%,the highest efficiency of chest freezer is 80%,and the average
efficiency of chest freezer is 77%. The lowest flow speed of mass of chest freezer

is 0.0041 kg/s, The highest flow speed of mass of chest freezer is 0.0043 kg/s and
The average flow speed of mass of chest freezer is 0.00418 kg/s

VIII

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat
yang diberikan dalam penyusunan Skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan
dengan lancar dan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat mahasiswa untuk mendapatkan
gelar sarjana S-1 pada Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, Skripsi ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis
menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
3. Dr. Drs. Vet Asan Damanik., selaku Dosen Pembimbing Akademik
4. Agus Blegur dan Maria selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang
tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi
semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi.
Penulis menyadari dalam penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna.
Segala kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis demi
penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat berguna
bagi kita semua.

Yogyakarta, 26 November 2014

Penulis

IX

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... I
TITLE PAGE .......................................................................................................... II
LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................. III
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. IV
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................ V
HALAMAN PERNYATAAN PEMPUBLIKASIAN KARYA ........................... VI
INTISARI ............................................................................................................ VII
ABSTRACT ........................................................................................................ VIII
KATA PENGANTAR .......................................................................................... IX
DAFTAR ISI ........................................................................................................... X
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... XII
DAFTAR TABEL ................................................................................................ XV
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................XVI
BAB I. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1

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

1.3

Tujuan .................................................................................................... 3

1.4

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

1.5

Manfaat Penelitian ................................................................................. 4

BAB II. DASAR TEORI TINJAUAN PUSTAKA ................................................. 5
2.1

Dasar Teori ............................................................................................ 5

2.2

Tinjauan Pustaka ................................................................................. 28

BAB III. PEMBUATAN ALAT ............................................................................ 24
3.1

Komponen ........................................................................................... 24

3.2

Persiapan Alat dan Bahan .................................................................... 38

3.3

Langkah-langkah pembuatan Chest Freezer ....................................... 38

X

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB IV. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 44
4.1

Mesin Chest Freezer yang Diteliti ...................................................... 44

4.2

Skematik Mesin Chest Freezer ........................................................... 45

4.3

Alur Pembuatan Mesin Chest Freezer dan Penelitian ......................... 45

4.4

Cara Mendapatkan Data Suhu dan Tekanan........................................ 48

4.5

Cara Mengolah Data dan Melakukan Pembahasan ............................. 47

4.6

Cara Mendapatkan Kesimpulan........................................................... 49

BAB V. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................................... 50
5.1

Hasil Penelitian .................................................................................... 50

5.2

Perhitungan dan Pengolahan Data ....................................................... 51

5.3

Hasil Perhitungan ................................................................................ 56

5.4

Pembahasan ......................................................................................... 57

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 65
6.1

Kesimpulan .......................................................................................... 65

6.2

Saran .................................................................................................... 66

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 67
LAMPIRAN ........................................................................................................... 68

XI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Chest freezer untuk bahan makanan ................................................... 2
Gambar 1.2 Chest freezer untuk Rumah Sakit........................................................ 3
Gambar 2.1 Chest Freezer ...................................................................................... 4
Gambar 2.2 Kompresor jenis hermatik ................................................................... 7
Gambar 2.3 Kompresor Semi-Hermetik ................................................................. 7
Gambar 2.4 Kompresor Rotari ................................................................................ 8
Gambar 2.5 Kondensor berpendingin udara dan berpendingin air ......................... 9
Gambar 2.6 Kondensor berpendingin air dan udara.dan kondensor 11 U ............ 10
Gambar 2.7 Evaporator Pelat dan Evaporator Pipa .............................................. 10
Gambar 2.8 Evaporator pipa dengan sirip ............................................................ 10
Gambar 2.9 Pipa Kapiler ....................................................................................... 11
Gambar 2.10 Filter ................................................................................................. 12
Gambar 2.11 Skema siklus kompresi uap .............................................................. 15
Gambar 2.12 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut
dan pendinginan lanjut pada diagram P-h ........................................ 15
Gambar 2.13 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut
dan pendinginan lanjut pada diagram T-s ........................................ 16
Gambar 2.14. Grafik P-h untuk refrigeran R134a ................................................. 21
Gambar 2.15 Perpindahan kalor konduksi ............................................................. 23
Gambar 2.16 Perpindahan Kalor Konveksi ........................................................... 24
Gambar 3.1 Kompresor ........................................................................................ 31
Gambar 3.2 Kondensor ........................................................................................ 32
Gambar 3.3 Pipa kapiler....................................................................................... 33
Gambar 3.4 Filter ................................................................................................. 33

XII

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.5 Evaporator ........................................................................................ 34
Gambar 3.6 Tabung berisi refrigeran R134a ....................................................... 34
Gambar 3.7 Pemotong pipa.................................................................................. 35
Gambar 3.8 Pompa vakum ................................................................................... 35
Gambar 3.9 Manifold gauge ................................................................................. 36
Gambar 3.11 Termostat ......................................................................................... 37
Gambar 3.12 Sterofoam ........................................................................................ 37
Gambar 3.13 Pembuatan rangka Chest Freezer.................................................... 38
Gambar 3.14 Proses pengelasan kompresor dengan kondensor ........................... 39
Gambar 3.15 Proses pengelasan kondensor dengan filter..................................... 40
Gambar 3.16 Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler .................................. 40
Gambar 3.17 Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator ......................... 41
Gambar 3.18 Proses pengelasan evaporator dengan kompresor ........................... 41
Gambar 3.19 Proses pemvakuman ........................................................................ 42
Gambar 3.20 Proses pengisian refrigeran R134a .................................................. 42
Gambar 3.21 Proses pengujian alat ....................................................................... 43
Gambar 3.22 Tekanan normal pada pengujian alat............................................... 43
Gambar 4.1

Mesin yang diteliti (chest freezer) .................................................. 44

Gambar 4.2

Skematik mesin pendingin chest freezer ......................................... 45

Gambar 4.3

Termokopel dan alat penampil suhu digital .................................... 46

Gambar 4.4

Pengukur Tekanan ........................................................................... 46

Gambar 4.5 P – h diagram .................................................................................. 47
Gambar 4.6

Air (beban pendinginan) ................................................................. 47

Gambar 4.7

Kabel Roll ....................................................................................... 45

Gambar 5.2

Siklus Kompresi Uap pada diagram P-h refrigeranR 134a
diambil dari data menit (t) ke 60 .................................................... 53

Gambar 5.3

Hubungan kerja kompresor persatuan massa refrigeran

XIII

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

dan waktu ....................................................................................... 58
Gambar 5.4

Hubungan kalor persatuan massa refrigeran
yang diserap evaporator ................................................................. 59

Gambar 5.5

Hubungan kalor persatuan massa refrigeran
yang dilepas kondensor dan waktu ................................................ 60

Gambar 5.6

Hubungan koefisien prestasi (COP) aktual dan waktu ...................... 61

Gambar 5.7

Hubungan koefisien prestasi (COP) ideal dan waktu ....................... 61

Gambar 5.8

Gambar 5.11 Hubungan efisiensi dan waktu ................................. 62

XIV

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1

Pencatatan Hasil Pengukuran Suhu dan Tekanan ............................... 48

Tabel 5.1

Hasil pengukuran tekanan (P1& P2) dan suhu (T1& T3) ..................... 50

Tabel 5.2

Tabel 5.2 Nilai Entalpi (h) dalam satuan Btu/lb ................................. 51

Tabel 5.3

Tabel 5.3 Besar Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg ................................. 52

Tabel 5.4

Hasil perhitungan Karakteristik Chest Freezer................................... 57

Tabel 5.5

Hasil perhitungan Karakteristik Chest Freezer................................... 57

XV

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR LAMPIRAN
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 1 (menit 30) .......................................... 68
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 2 (menit 60) ......................................... 68
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 3 (menit 90) .......................................... 68
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 4 (menit 120) ........................................ 69
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
pada diagram P-h. Data 5 (menit 150) ........................................ 70

XVI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Pada saat ini khususnya di Indonesia yang memiliki iklim tropis, sangat
membutuhkan mesin pendingin sebagai tempat penyimpanan makanan. Mesin
pendingin tempat penyimpanan bahan makanan seperti chest freezer dapat
dijumpai di pertokoan dan pasar swalayan. Chest freezer dapat digunakan untuk
menyimpan daging ayam, daging sapi, ikan, sosis, kentangdan sejenisnya. Mini
market juga menggunakan chest freezer untuk menjual es krim.
Seiring dengan berkembangnya jumlah penduduk, maka kebutuhan akan
bahan makanan siap olah pun terus mengalami peningkatan. Chest Freezer yang
memiliki suhu kerja antara -15oC sampai -30oC berfungsi sebagai mesin
pendingin dan penyimpan bahan makanan seperti agar tidak kadaluwarsa dalam
waktu tertentu dan tetap segar untuk memenuhi kebutuhan pasar..
Selain tetap segar, bahan makanan juga memerlukan tempat penyimpanan
agar tetap beku seperti ice cream. Kebutuhan lain diluar penyimpanan makanan
dan ice cream, seperti penyimpanan vaksin, virus dan darah di Rumah Sakit juga
memerlukan mesin pendingin.
Dari latar belakang diatas penulis tertarik untuk melakukan penelitian
mesin pendingin chest freezer.
Dengan penelitian terhadap chest freezer maka mesin pendingin lain yang
bekerja dengan siklus kompresi uap dapat dipahami juga. Beberapa contoh mesin

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2

pendingin mempergunakan siklus kompresi uap, misalnya : freezer, kulkas, ice
maker,showchase, dispenser, chest freezer,dan cold storage.

Gambar 1.1. Chest freezer untuk bahan makanan.
(Sumber : http://showcasecoolerdast.com)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3

Gambar 1.2. Chest freezer untuk Rumah Sakit
(Sumber : http://thermoking.freezer.com)

1.2 Tujuan
Tujuan pengujian ini adalah :
a)

Membuat chest freezer yang bekerja dengan siklus kompresi uap dengan
panjang pipa kapiler 1,4 meter dan daya kompresor 0,2 Pk

b) Mengetahui karakteristik chest freezer yang dibuat meliputi :
 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran.
 Kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran.
 Kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran.
 COPaktual dan COP ideal.
 Efisiensi.
 Laju alira massa.
1.3 Batasan
Batasan- batasan di dalam pembuatan chest freezer ini adalah:

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4

a)

Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin adalah R134a.

b) Komponen mesin pendingin terdiri dari komponen utama seperti : kompresor
0,2 PK, kondensor 11 U, pipa kapiler sepanjang 1,4 meter, filter, evaporator,
dan tempat untuk membekukan air.
c)

Kondensor dan evaporator yang dipergunakan adalah kondensor dan
evaporator yang dipergunakan pada mesin chest freezer standart berdaya 0,2
PK.

d) Pipa kapiler yang dipergunakan dari bahan tembaga berdiameter 0,028 in.
1.4 Manfaat
Manfaat dalam pengujian :
a)

Bagi penulis mempunyai pengalaman dalam pembuatan chest freezer.

b) Bagi penulis mampu memahami karakteristik chest freezer dan mesin
pendingin yang menggunakan siklus kompresi uap.
c)

Hasil pengujian, dapat dipergunakan sebagai referensi bagi penulis lain yang
ingin membuat chest freezer.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5

BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori
2.1.1 Definisi Chest Freezer
Chest freezer adalah mesin yang di dalamnya terjadi siklus dari bahan
pendingin sehingga terjadi perubahan panas dan tekanan. Chest freezer
menggunakan bahan pendingin (refrigeran) yang bersirkulasi menyerap panas dan
melepaskan panas, serta terjadi perubahan tekanan rendah menjadi tekanan tinggi.
Sirkulasi tersebut berulang secara terus menerus. Dalam sistem chest freezer,
jumlah refrigeran yang digunakan adalah tetap, yang berubah adalah bentuknya.
Chest freezer digunakan untuk mendinginkan sayur, buah, ice cream dan bahan
makanan lainnya. Suhu pendinginannya antara -150C sampai -300C
Dalam penulisan skripsi ini penulis menggunakan chest freezer siklus
kompresi uap dengan panjang pipa kapiler sepanjang 1,4 m.

Gambar 2.1 Chest Freezer
(sumber : http://chestfreezer.yolasite.com)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
6

2.1.2. Chest freezer menggunakan Siklus Kompresi Uap
Chest freezer dengan siklus kompresi uap adalah mesin pendingin yang
sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari karena memiliki nilai COP yang
tinggi. Jenis chest freezer dengan siklus kompresi uap menggunakan kompresor
sebagai komponen utama untuk menaikkan tekanan dan mensirkulasikan
refigeran, pipa kapiler yang berfungsi untuk menurunkan tekanan refigeran,
evaporator yang berfungsi untuk menyerap panas, kondensor yang berfungsi
untuk membuang panas.
Demikian dijelaskan komponen utama dari chest freezer dengan siklus
kompresi uap.
2.1.2.1. Kompresor
Kompresor adalah suatu alat dalam chest freezer yang cara kerjanya
dinamis atau bergerak. Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan freon (dari
tekanan rendah ke tekanan tinggi. Kompresor bekerja menghisap sekaligus
memompa refigeran sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) refigeran yang
mengalir ke pipa‐pipa chest freezer. Kompresor yang sering dipakai pada chest
freezer adalah jenis hermetik. Konstruksi dari kompresor jenis ini menempatkan
motor listrik dengan komponen mekanik ada dalam satu rumah.Keuntungan dari
kompresor hermetik adalah tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang
terjadi kebocoran bahan refrigerasi, berukuran kecil dan harganya lebih murah,
tidak memakai tenaga penggerak dari luar, suaranya lebih tenang dan getaranya
kecil. Kerugian kompresor ini adalah bagian yang rusak di dalam rumah

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7

kompresor tidak dapat diperbaiki sebelum rumah kompresor dipotong dan minyak
pelumas di dalam kompresor hermetik susah diperiksa.

Gambar 2.2 Kompresor jenis hermatik
(sumber : http://www.emsteknik.com)
Selain kompresor hermetik terdapat juga kompresor semi-hermetik dan
rotari yang biasa digunakan dalam mesin pendingin. Kompresor semi-hermetik
adalah kompresor dimana motor serta kompresornya berada di dalam satu tempat
atau rumah, akan tetapi motor penggeraknya terpisah dari kompresor. Kompresor
digerakan oleh motor penggerak melalui sebuah poros penggerak. Kompresor ini
sering pula disebut kompresor jenis baut atau “Bolted type Hermetic”.

Gambar 2.3 Kompresor Semi-Hermetik.
(sumber : http://www.emsteknik.com)
Sedangkan kompresor rotari, gerakan rotor di dalam stator kompresor
akan menghisap dan menekan zat pendingin (1) dan (4). Cara kerja dari
kompresor rotari dimulai dari rotor. Rotor adalah bagian yang berputar di dalam

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8

stator. Rotor terdiri dari dua baling – baling. Langkah hisap terjadi saat pintu
masuk (2) mulai terbuka dan berakhir setelah pintu masuk tertutup, pada waktu
pintu masuk sudah tertutup dimulai langkah tekan, sampai katup pengeluaran (5)
membuka, sedangkan pada pintu masuk secara bersamaan sudah terjadi langkah
hisap demikian seterusnya.
Keuntungan kompresor rotari adalah sebagai berikut. Karena setiap
putaran menghasilkan langkah – langkah hisap dan tekan secara bersamaan, maka
momen putar lebih merata akibatnya getaran/kejutan lebih kecil. Ukuran
dimensinya dapat dibuat lebih kecil & menghemat tempat. Kerugiannya adalah
sampai saat ini hanya dipakai untuk sistem AC yang kecil saja sebab pada volume
yang besar, rumah dan rotornya harus besar pula dan kipas pada rotor tidak cukup
kuat menahan gesekan.

Gambar 2.4 Kompresor Rotari.
(sumber : http://www.emsteknik.com)
Kompresor bekerja secara dinamis atau bergerak. Pergerakanya dengan
menghisap sekaligus memompa udara sehingga terjadilah sirkulasi (perputaran)
udara yang mengalir dari pipa‐pipa chest freezer. Fase refrigeran ketika masuk
dan keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas keluar kompresor berupa uap panas

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9

lanjut. Suhu gas refrigeran keluar dari kompresor lebih tinggi dari suhu kerja
kondensor, demikian pula dengan nilai tekananya. Pada penelitian ini, kompresor
yang digunakan adalah 0,2 PK.
2.1.2.2. Kondensor
Kondenser adalah alat yang befungsi sebagai tempat kondensasi atau
pengembunan freon. Pada kondenser berlangsung dua proses utama yaitu proses
penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas jenuh dan proses dari gas
jenuh ke cair jenuh. Proses pengembunan refrigeran dari kondisi gas jenuh ke cair
jenuh berlangsung pada suhu yang tetap. Saat kedua proses berlangsung,
kondensor mengeluarkan kalor dan pada tekanan yang tetap. Kalor yang
dilepaskan kondensor dibuang keluar dan diambil oleh udara sekitar. Berdasrkan
media pendinginannya, kondensor dibagi menjadi 3 macam, yaitu kondensor
berpendingin air, kondensor berpendingin udara dan kondensor berpendingin air
serta udara.
Kondensor yang sering dipakai pada mesin pendingin kapasitas kecil
adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa-pipa
dengan sirip-sirip. Pada umumnya jenis kondensor yang sering dipakai pada chest
freezer adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat. Dan pada penelitian ini,
kondensor yang digunakan adalah kondensor 11 U.

Gambar 2.5 Kondensor berpendingin udara dan berpendingin air.
(sumber : http://idkf.bogor.net)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10

Gambar 2.6 Kondensor berpendingin air dan udara.dan kondensor 11 U.
(sumber : http://idkf.bogor.net)
2.1.2.3. Evaporator
Evaporator adalah tempat terjadinya perubahan fase refrigeran dari cair
menjadi gas (penguapan). Pada saat proses perubahan fase, diperlukan energi
kalor. Energi kalor diambil dari lingkungan evaporator (benda-benda padat atau
pun cair yang ada di dalam evaporator chest freezer). Proses penguapan freon di
evaporator berlangsung pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator yang
banyak digunakan pada chest freezer adalah jenis permukaan datar, pipa-pipa dan
pipa dengan sirip-sirip.

Gambar 2.7 Evaporator Pelat dan Evaporator Pipa
(sumber : http://www.diytrade.com)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11

Gambar 2.8 Evaporator pipa dengan sirip.
(sumber : http://www.diytrade.com)

2.1.2.4. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai
dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk
mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler merupakan suatu pipa pada
chest freezer yang mempunyai diameter yang paling kecil jika dibandingkan
dengan pipa‐pipa lainnya. Dan dalam penulisan skripsi ini, menggunakan pipa
kapiler sepanjang 1,4 m dengan diameter 0,
028 in. Fungsi pipa kapiler yaitu menurunkan tekanan bahan pendingin
cair yang mengalir di dalam pipa. Proses penurunan tekanan dalam pipa kapiler
diasumsikan berlangsung pada entalpi konstan (proses yang ideal ). Kerusakan
chest freezer paling banyak dijumpai pada pipa kapiler yaitu terjadi bocor dan
tersumbat.

Gambar 2.9 Pipa Kapiler
(sumber : http://www.bloganton.info)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12

2.1.2.5. Filter
Filter adalah alat yang berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang
melewati sebuah sistem chest freezer. Dengan adanya filter maka kotoran tidak
dapat melewatinya. Selain itu, filter juga berfungsi untuk menangkap uap air yang
akan masuk ke dalam sistem. Apabila sebuah sistem terdapat kotoran yang masuk
ke dalam pipa kapiler tanpa melalui penyaring atau filter, maka sistem menjadi
buntudan tidak dapat bekerja. Demikian juga dengan uap air, adanya uap air
dalamsebuah sistem membuat air dapat beku di dalam pipa kapiler dan berakibat
tertutupnya sebuah sistem. Bentuk umum dari filter berupa tabung kecil dengan
diameter antara 12 - 15 mm, sedangkan panjangnya antara dari 14 - 15 cm.

Gambar 2.10 Filter
(sumber : http://parma-teknik.blogspot.com)
2.1.3. Bahan Pendingin (Refrigeran)
Untuk terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan yang
mudah diubah bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Bahan pendingin
ini disebut refrigeran. Refrigeran yaitu fluida atau zat pendingin yang memegang
peranan penting dalam sistem pendingin. Refrigeran digunakan untuk menyerap

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13

panas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas
melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi). Refrigeran dapat dikatakan
sebagai pemindah panas dalam sistem pendingin. Refrigeran mengalami beberapa
proses atau perubahan fase (cair dan uap), yaitu refrigeran yang mula-mula pada
keadaan awal (cair) setelah melalui beberapa proses akan kembali ke keadaan
awalnya. Berikut beberapa contoh refrigeran yang ada di lapangan.
2.1.3.1. Udara
Penggunaan udara sebagai refrigeran umumnya dipergunakan di pesawat
terbang, sistem pendingin menggunakan refigeran udara menghasilkan COP yang
rendah tetapi aman.
2.1.3.2. Amoniak (NH3)
Amonia adalah satu-satunya refrigeran selain kelompok fluorocarbon
yang masih digunakan sampai saat ini. Walaupun amoniak (NH3) beracun dan
kadang-kadang mudah terbakar atau meledak pada kondisi tertentu, namun
ammonia (NH3) biasa digunakan pada instalasi-instalasi suhu rendah pada
industri besar.
2.1.3.3. Karbondioksida (CO2 )
Karbondioksida merupakan refrigeran pertama dipakai seperti halnya
amonia. Refrigeran ini kadang-kadang digunakan untuk pembekuan dengan cara
sentuhan langsung dengan bahan makanan. Tekanan pengembunannya yang
tinggi membatasi penggunaannya hanya pada bagian suhu rendah, untuk suhu
tinggi digunakan refrigeran lain. Pada mobil produksi baru, beberapa jenis mobil
menggunakan CO2 untuk refigeran mesin pendingin udaranya.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14

2.1.3.4. Refrigeran-12
Refrigeran ini biasa dilambangkan R-12 dan mempunyai rumus kimia
CCl2 F2(Dichloro Difluoro Methane). Refrigeran jenis ini dilarang digunakan
pada saat ini karena tidak ramah lingkungan. R-12 mempunyai titik didih -21,6 F
(-29,8 C). Untuk melayani refrigerasi rumah tangga dan didalam pengkondisian
udara kendaraan otomotif.
2.1.3.5. Refrigeran-22
Refrigeran ini biasa dilambangkan R-22 dan mempunyai rumus kimia
CHClF2 . R-22 mempunyai titik didih 41,4 F (5,22 C). Refrigeran ini telah banyak
digunakan untuk menggantikan R-12, tetapi pada saat ini penggunaan refigeran
jenis ini dilarang untuk digunakan karena kurang ramah lingkungan.
2.1.3.6. HFC (Hydro Fluoro Carbon)
Refigeran jenis ini yang saat ini paling sering digunakan karena memiliki
sifat yang ramah lingkungan sehingga tidak merusak lapizan ozon.
Pada saat ini penulis memilih menggunakan jenis refrigeran yang aman
dipergunakan dalam sistem pendingin. Sehingga refrigeran yang dipilih adalah
refrigeran jenis HFC (hydro fluoro carbon) atau R-134a. Freon 134a ataupun
HFC-134a adalah refrigeran haloalkana yang tidak menyebabkan penipisan ozon
dan memiliki sifat-sifat yang mirip dengan R-12 (diklorodiflorometana). R134a
mempunyai rumus molekul CH2FCF3 dan titik didih pada−26,3 °C (−15,34 °F).
Secara khusus sifat dari refrigeran 134a adalah sebagai tidak mudah terbakar,
tidak merusak lapisan ozon, tidak beracun, tidak berwarna dan tidak berbau,

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15

relatif mudah diperoleh, memiliki kestabilan yang tinggi, umur hidup atmosfer
pendek
2.1.4. Siklus Kompresi Uap
Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor,
evaporator, kondensor dan pipa kapiler. Gambar 2.11. adalah skema alir siklus
kompresi uap.

Gambar 2.11 Skema siklus kompresi uap
2.1.5. Tahapan Siklus Kompresi Uap
Untuk mengetahui tahapan siklus kompresi uap pada chest freezer,
digunakan diagram P-h. Dengan adanya diagram P-h, dapat diketahui prosesproses yang terjadi dalam suatu siklus kompresi uap pada chest freezer. Siklus
kompresi uap disajikan pada Gambar 2.12.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
16

Gambar 2.12 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut pada diagram P-h.

Gambar 2.13 Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut pada diagram T-s.
Keterangan proses-proses pada Gambar 2.12 adalah sebagai berikut :
 Proses 1-2 (Proses Kompresi)
Proses ini dilakukan oleh kompresor. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk
ke dalam kompresor adalah uap panas lanjut bertekanan rendah, setelah
mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena
proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar kompresor
punmeningkat. Proses 1 - 2 adalah kompresi adiabatik dan reversible dari uap
jenuh menuju tekanan kondensor.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17

 Proses 2-2’ (Proses Penurunan Suhu Gas Panas Lanjut)
Proses ini adalah proses penurunan suhu. Proses ini berlangsung di kondensor.
Refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi keluar dari kompresor
membuang kalor di kondensor sehingga fasanya berubah dari gas panas lanjut
menjadi cair. Di kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan
udara,

kalor berpindah dari refrigeran ke udara yang ada sekitar kondensor

sehingga refrigeran mengembun menjadi cair. Proses berlangsung pada tekanan
tetap.
 Proses 2’-3’ (Proses Pengembunan)
Proses ini berlangsung di dalam kondensor. Refrigeran yang bertekanan tinggi
dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang kalor
sehingga fasanya berubah dari uap jenuh menjadi cair jenuh. Hal ini berarti bahwa
di dalam kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan
lingkungannya. Proses ini berlangsung pada suhu tetap dan tekanan tetap.
 Proses 3’-3 (Proses Pendinginan Lanjut)
Pada proses pendinginan lanjut terjadi penurunan suhu. Proses pendinginan
lanjut membuat membuat refrigeran yang keluar dari kondensor benar-benar
dalam keadaan cair. Hal ini membuat refrigeran lebih mudah mengalir melalui
pipa-pipa kapiler dalam sebuah sistem pendingin. Proses ini terjadi pada tekanan
tetap.
 Proses 3-4 (Proses Penurunan Tekanan)
Proses proses penurunan tekanan ini berlangsung di dalam pipa kapiler. Proses
ini berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
18

Proses 3 - 4 adalah penurunan tekanan tidak reversible atau isentalpi pada entalpi
konstan, dan cairan jenuh menuju tekanan evaporator.
 Proses 4-1’(Proses Pendidihan)
Proses ini berlangsung didalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan
diserap oleh cairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigeran berubah
fasa menjadi uap bertekanan rendah. Proses berlangsung pada secara isobaris dan
isothermis.
 Proses 1’-1 (Proses Pemanasan Lanjut)
Pada proses pemanasan lanjut terjadi kenaikan suhu. Dengan adanya
pemanasan lanjut, refrigeran yang akan masuk ke dalam kompresor benar-benar
dalam kondisi gas. Hal ini membuat kompresor bekerja lebih ringan dan aman.
Proses berlangsung pada tekanan tetap.
2.1.6 Rumus-Rumus Perhitungan Karakteristik Untuk Mesin Pendingin.
Dalam analisa unjuk kerja mesin pendingin diperlukan beberapa rumusan
perhitungan, antara lain seperti, kerja kompresor, kalor yang dilepas evaporator
per satuan masa refrigeran, kalor yang diserap evaporator per satuan massa
refrigeran, COP aktual, COP ideal, efisiensi dan laju aliran massa.
a) Kerja Kompresor.
Besar kerja kompresi per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan
menggunakan Persamaan (2.1).
Win = h2– h1
Pada Persamaan (2.1) :
o Win : besar kerja kompresor (kJ/kg)

(2.1)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
19

o h1 : entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
o h2 : entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
b) Kalor yang dilepas kondensor
Besar kalor per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dinyatakan
menggunakan Persamaan (2.2)
Qout = h2 – h3

(2.2)

Pada Persamaan (2.2) :
o Qout : besar kalor yang dilepas kondensor (kJ/kg)
o h2 : entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)
o h3 : entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)
c) Kalor yang diserap evaporator
Besar kalor per satuan massa refrigeran yang diserap evaporator dinyatakan
menggunakan Persamaan (2.3)
Qin = h1 – h4

(2.3)

Pada Persamaan (2.3) :
o Qin : besar kalor yang diserap evaporator (kJ/kg)
o h1 : entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)
o h4 : entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)
d) COP aktual (Coefficient Of Performance)
COP dipergunakan untuk menyatakan perfomance (unjuk kerja) dari siklus
refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin pendingin maka
akan semakin baik mesin pendingin tersebut. COP tidak mempunyai satuan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
20

karena merupakan perbandingan antara dampak refrigerasi (h1-h4) dengan kerja
spesifik kompresor (h2-h1) dinyatakan dalam Persamaan (2.4)

COP aktual =

(2.4)

Pada Persamaan (2.4) :
o COP aktual : koefisien prestasi chest freezer aktual
o h1

: entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)

o h2

: entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

o h4

: entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

e) COP ideal (Coefficient Of Performance).
Besarnya koefisien yang menyatakan performance dalam posisi ideal pada
siklus kompresi uap standar dapat dihitung dengan Persamaan (2.5)
COP ideal =

(2.5)

Pada Persamaan (2.5) :
o COP ideal

: koefisien prestasi maksimum chest freezer,

o Te

: suhu evaporator (oK)

o Tc

: suhu kondensor (oK)
Efisiensi Chest freezer

f)

Besarnya efisiensi chest freezer dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan (2.6)
Efisiensi =

Pada Persamaan (2.6) :

(2.6)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
21

o COPideal

: koefisien prestasi maksimum chest freezer

o COPaktual

: koefisien prestasi chest freezer

g) Laju liran massa refrigeran.
Besarnya laju aliran massa refrigerant
dapat dihitung dengan Persamaan (2.7)
m=

=

(2.7)

Catatan :
1 watt = 1 J/s
Pada Persamaan (2.7) :
o m

: laju aliran massa refrigeran (kg/s),

o V

: Voltase kompresor (v)

o I

: Arus kompresor (ampere)

o P

: Daya kompresor (kJ/s)

o Win : kalor besar kerja kompresor (kJ/kg)
Dengan

bantuan

diagram

tekanan-entalpi,

besaran

yang

penting

sepertikerja kompresor, kerja kondensor, kerja evaporator dan COP dalam siklus
kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dapat diketahui.
Dalam

penggunaan

diagram

entalpi-tekanan

tergantung

jenis

bahan

pendingin(refrigeran) yang dipakai. Untuk diagram tekanan-entalpi pada jenis
refrigeran134a disajikan pada Gambar 2.14.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
22

Gambar 2.14. Grafik P-h untuk refrigeran R134a
(sumber : http://www.engr.siu.edu)
2.1.7. Perpindahan Kalor
Perpindahan kalor (heat transfer) terjadi karena adanya perbedaan
temperatur antara kedua medium. Sebagai contoh perbedaan temperatur pada
kedua medium plat padat, atau medium padat dengan fluida. Energi yang
berpindah biasanya disebut dengan istilah kalor (heat). Kalor (heat) akan selalu
bergerak dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Proses ini akan berlangsung
secara terus menerus sampai tidak ada perubahan temperatur diantara kedua
medium tersebut. Perpindahan kalor dapat terjadi dengan berbagai cara seperti
perpindahan kalor konduksi, perpindahan kalor konveksi dan radiasi. Namun
dalam mesin pendingin perpindahan panas terjadi hanya melalui perpindahan
panas secara konduksi dan konveksi.
a. Perpindahan Kalor Konduksi
Perpindahan kalor konduksi adalah perpindahan kalor tanpa disertai bagianbagian zat perantaranya. Perpindahan panas secara konduksi dapat berlangsung

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
23

pada benda padat,cair dan gas. . Untuk zat cair dan gas, kondisi zat cair dan gas
harus dalam keadaan diam atau tidak bergerak. Contoh perpindahan kalor secara
konduksi dalam kehidupan sehari-hari misalkan sebatang besi yang ujungnya
dipanasi dengan api, sehingga ujung satunya akan ikut menjadi panas.
Gambar 2.15 memperlihatkan perpindahan kalor secara konduksi yang dapat
dirumuskan sebagai pesamaan laju umum untuk perpindahan kalor konduksi atau
sering dikenal dengan hukum fourier seperti pada Persamaan (2.8)

Gambar 2.15 Perpindahan kalor konduksi.
q = - k A.
Pada Persamaan (2.8) :
 q : laju perpindahan panas,
 k : konduktifitas thermal bahan,
 .

= gradien suhu perpindahan kalor,



: tebal dinding,



: perubahan suhu,



: suhu dinding 1



: suhu dinding 2

 A : luas penampang benda.

= - kA.

( 2.8)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
24

Pada persamaan (2.8) menunjukan bahwa laju perpindahan kalor bernilai
minus (-) karena kalor akan selalu berpindah ketemperatur yang lebih rendah
b.

Perpindahan Kalor Konveksi
Kalor konveksi adalah perpindahan kalor dengan disertai perpindahan molekul

molekul atau zat perantaranya. Dengan kata lain, perpindahan kalor konveksi
membutuhkan media (fluida atau gas) untuk mengalirkan kalor. Contoh
perpindahan kalor secara konveksi dalam kehidupan sehari-hari adalah saat proses
merebus air.

Gambar 2.16 Perpindahan Kalor Konveksi
Gambar 2.16 memperlihatkan perpindahan kalor secara konveksi atau sering
dikenal dengan hukum newton untuk pendinginan, yang dapat dirumuskan seperti
pada Persamaan 2.9.
q = hA(Ts −T∞)
Pada persamaan (2.9) :
 q : laju perpindahan panas
 h : koefisien perpindahan panas konveksi
 A : luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida
 Ts : temperatur permukaan

(2.9)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
25

 T∞ : temperatur fluida yang mengalir dekat permukaan.
Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada udara atau fluida yang mengalir
(zat cair dan gas). Perpindahan kalor konveksi tidak dapat berlangsung pada
benda padat. Perpindahan kalor secara konveksi ada dua macam yaitu konveksi
paksa dan konveksi bebas. Berikut penjelasan dan contoh dari keduanya:
a) Konveksi bebas / konveksi alamiah (free convection / natural convection)
Konveksi bebas adalah konveksi yang disebabkan oleh beda suhu dan
perbedaan massa jenis dan tanpa peralatan bantu penggerak dari luar yang
mendorongnya. Jadi aliran fluida atau udara pada konveksi bebas terjadi karena
adanya perbedaan kerapatan. Contoh: plat panas dibiarkan berada di udara sekitar
tanpa ada sumber gerakan dari luar yang menggerakkan udara.
b) Konveksi paksa (forced convection)
Konveksi paksa berlawanan dengan konveksi bebas. Pada konveksi paksa
perpindahan panas aliran gas atau fluida disebabkan adanya tenaga atau peralatan
bantu dari luar. Contoh: plat panas diberi aliran air atau udara dengan blower.
2.1.8 Beban Pendinginan
Beban pendinginan adalah beban yang diterima suatu sistem untuk
mendinginkan sesuatu. Pada evaporator, beban pendinginan adalah besarnya
aliran kalor yang dihisap evaporator. Unit pendingin selalu menerima beban
pendinginan karena harus menjaga temperatur dan kelembaban tertentu yang
umumnya berada di bawah temperatur dan kelembaban lingkungan di luarnya.
Beban pendinginan biasanya berupa aliran energi berbentuk panas. Beban
pendingin dapat dibagi menjadi dua bagian khusus seperti.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
26

a) Beban laten
Beban laten adalah beban yang diterima atau dilepaskan suatu materi karena
adanya perubahan wujud (fase). Sebagai contoh air yang sudah didinginkan
sampai 0°C kemudian didinginkan lagi sampai menjadi es pada suhu 0°C. Pada
proses ini tidak terjadi perubahan suhu melainkan perubahan wujud (fase). Beban
pendinginan disi