Freezer dengan daya 1/6 pk dan panjang pipa kapiler 150 cm.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK

The freezer has a very important function in human life at this time
. Freezer can be used to freeze water and can also freeze foodstuff. With freezing
conditions, fruits and meat can be preserved in a relatively long time. This
Research was made with an objective to (a) Make a freezer. (b) Calculate the
compressor work of freezer. (c) Calculate the heat energy absorbed in the freezer
evaporator. (d) Calculate the heat energy released freezer condenser . (e )
Calculate the actual COP freezer. (f ) Calculate the ideal COP freezer. (g )
Calculate efficiency freezer.
This research was made at laboratory manufacturing mechanical
engineering, Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University,
Yogyakarta . Freezer working system using the vapor compression cycle. The kind
of hermetic compressors are powerful 1/6 HP with 150 cm long capillary tube .

Condenser and evaporator that used is standard for engines powered freezer 1/6
HP. Used refrigerant R134a. 0.5 liter water used for cooling load.
The freezer has successfully assembled and able to work, with a working
temperature of the evaporator is about - 20 0 C and the temperature of the
condenser work around 43 0 C. Heat energy absorbed by the evaporator at stable
around 170,6 kJ/kg. Heat energy released by the condenser at steady around
224,56 kJ / kg. Compressor work when stable is around 54 kJ / kg. COP actual
freezer when stable is around 3,16. COP Ideal freezer when stable is around
3,94. Efficiency freezer when stable is around 80,27 %.

Kata Kunci : Engine coolant ,vapor compression cycle., Qin, Qout, Win, COP,
Efficiency freezer.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK

Mesin freezer mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan
manusia pada saat sekarang rni. Freezer berfungsi untuk membekukan air menjadi
es dan juga bisa membekukan makanan. Dengan kondisi yang beku, buah buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama. Tujuan dari
penelitian ini adalah (a) membuat mesin pendinginy'eezer, (b) menghitung kerja
kompresor persatuan massa refrigeran pada mesin freezer, (c) menghitung energi
kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pendingin
freezer, (d) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor pada mesin pendingin freezer, (e) menghitung COP aktual mesin
pendingin freezer, (f) menghitung COP ideal mesin pendingrn freezer, (g)
menghitung Efisiensi pada mesin pendingin/ eezer.
Penelitian dilakukan di laboraturium manufaktur Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin freezer
dengan siklus kompresi uap. Dengan kompresi jenis hermetik yangberdaya 116
PK dengan panjang pipa kapiler 150 cm. Sedangkan kondensor dan evaporator
yang digunakan merupakan kondensor dan evaporator standar. Untuk mesin
freezer berdaya 116 PK sefia menggunakan refrigeran R134a. beban
pendinginanya menggunakan air 0,5 liter air.
Mesin freezer sudah berhasil dirangkai dan dapat bekerja, dengan suhu

kerja evaporator - 200C dan suhu kerja kondensor sekitar 430C. Nilai rata - rata
energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada saat
stabil sebesar 170,56 kJ/kg. Nilai rata - rata energi kalor persatuan massa
refrigeran yang dilepas kondensor (Qou,) pada saat stabil sebesar 224,56 kJ/kg.
Nilai rata - rata kerja yang dilakukan kompresor (W;n) pada saat stabil sebesar 54
kJ/kg. Nilai rata - rata koefisiensi prestasi aktual freezer (COPup6u1) pada saat
stabil sebesar 3,16. Nilai rata - rata koefisiensi prestasi ideal freezer (COP16"4)
pada saat stabil sebesar 3,94. Nilai rata - rata efisiensiy'eezer Q) pada saat stabil
sebesar 80,270 .

Kata Kunci

:

Mesin pendingin, siklus kompresi uap. Qin, Qou,, Win, COP,

Efficiency freezer.

vll

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

FREEZER DENGAN DAYA 1/6 PK DAN PANJANG
PIPA KAPILER 150 CM

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai gelar sarjana Teknik bidang Teknik Mesin

Diajukan oleh

LOTHAR PRAMANA
NIM : 105214064
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015

i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

FREEZER WITH 1/6 HP POWER AND 150 CM IN
LENGTH CAPILLARY TUBE
Final Project
As partial fulfillment of the requirement
to obtain Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By

LOTHAR PRAMANA
Student Number : 105214064

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGI
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015

ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI

TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

FREEZER DENGAN DAY

A II6PK DAN PANJAhIG

PIPA KAPILER 150 CM
Dipersiapkan dan disusun oleh

:

NIItrI

:

LOTIIARPRAMANA

:l052t4u!4

Telah dipertahanlon di depan Dewan penguji Skripsi
Pada tanggal 2TJanuari 2015

Susunan Dewan penguji

hiama Lengkap

Dr, Asan Damanik

Sekretaris

:

Wibowo Kusbandono, ST, MT

Anggota

:

Ir. PK Purwadi, MT

Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyriratan

urfuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Yogyakarta, 27 I aw;uli ?fi I 5
Fakultas Sains dan Teknologi

Prima Rosa, S.Si., M.Sc.

lv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN

TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PTIBTIKASI
KARYA ILMIAH I.II{TUK KEPENTII{GAI\ AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Nama
Nomor

:

: Lofhar Pramaaa

Mahasiswa : 1052L4A64

Demi pe*gembaagan ilmu pengetahuan> s&ya rnernberikan kepad* Perpust*kae*
Universitas Sanata Dharma karyailmiah yang berjtrdul

:

Freezer Dengan Daya 1/6 PK dan Panjang Pipa Kapiler 150 cm
Beserta perangkat yaag diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan

dalam bmfuk media yang lain, mengelolanya di iaternet atau media lain rmtnk
kepeatingan akademis knpa perlu meminta

ijin dari saya maupun memberikan

royalti kepada saya selama tetap mencantumkan natna saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya

Yogyakarta 27 lariuarj 2Al 5
Yang menyatakan,

Lothar Prarnana

vl

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK

Mesin freezer mempunyai fungsi yang sangat penting dalam kehidupan
manusia pada saat sekarang rni. Freezer berfungsi untuk membekukan air menjadi
es dan juga bisa membekukan makanan. Dengan kondisi yang beku, buah buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatif lama. Tujuan dari
penelitian ini adalah (a) membuat mesin pendinginy'eezer, (b) menghitung kerja
kompresor persatuan massa refrigeran pada mesin freezer, (c) menghitung energi
kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator pada mesin pendingin
freezer, (d) menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas
kondensor pada mesin pendingin freezer, (e) menghitung COP aktual mesin
pendingin freezer, (f) menghitung COP ideal mesin pendingrn freezer, (g)
menghitung Efisiensi pada mesin pendingin/ eezer.
Penelitian dilakukan di laboraturium manufaktur Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin freezer
dengan siklus kompresi uap. Dengan kompresi jenis hermetik yangberdaya 116
PK dengan panjang pipa kapiler 150 cm. Sedangkan kondensor dan evaporator
yang digunakan merupakan kondensor dan evaporator standar. Untuk mesin
freezer berdaya 116 PK sefia menggunakan refrigeran R134a. beban
pendinginanya menggunakan air 0,5 liter air.
Mesin freezer sudah berhasil dirangkai dan dapat bekerja, dengan suhu
kerja evaporator - 200C dan suhu kerja kondensor sekitar 430C. Nilai rata - rata
energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin) pada saat
stabil sebesar 170,56 kJ/kg. Nilai rata - rata energi kalor persatuan massa
refrigeran yang dilepas kondensor (Qou,) pada saat stabil sebesar 224,56 kJ/kg.
Nilai rata - rata kerja yang dilakukan kompresor (W;n) pada saat stabil sebesar 54
kJ/kg. Nilai rata - rata koefisiensi prestasi aktual freezer (COPup6u1) pada saat
stabil sebesar 3,16. Nilai rata - rata koefisiensi prestasi ideal freezer (COP16"4)
pada saat stabil sebesar 3,94. Nilai rata - rata efisiensiy'eezer Q) pada saat stabil
sebesar 80,270 .

Kata Kunci

:

Mesin pendingin, siklus kompresi uap. Qin, Qou,, Win, COP,

Efficiency freezer.

vll

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK

The freezer has a very important function in human life at this time
. Freezer can be used to freeze water and can also freeze foodstuff. With freezing
conditions, fruits and meat can be preserved in a relatively long time. This
Research was made with an objective to (a) Make a freezer. (b) Calculate the
compressor work of freezer. (c) Calculate the heat energy absorbed in the freezer
evaporator. (d) Calculate the heat energy released freezer condenser . (e )
Calculate the actual COP freezer. (f ) Calculate the ideal COP freezer. (g )
Calculate efficiency freezer.
This research was made at laboratory manufacturing mechanical
engineering, Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University,
Yogyakarta . Freezer working system using the vapor compression cycle. The kind
of hermetic compressors are powerful 1/6 HP with 150 cm long capillary tube .
Condenser and evaporator that used is standard for engines powered freezer 1/6
HP. Used refrigerant R134a. 0.5 liter water used for cooling load.
The freezer has successfully assembled and able to work, with a working
temperature of the evaporator is about - 20 0 C and the temperature of the
condenser work around 43 0 C. Heat energy absorbed by the evaporator at stable
around 170,6 kJ/kg. Heat energy released by the condenser at steady around
224,56 kJ / kg. Compressor work when stable is around 54 kJ / kg. COP actual
freezer when stable is around 3,16. COP Ideal freezer when stable is around
3,94. Efficiency freezer when stable is around 80,27 %.

Kata Kunci : Engine coolant ,vapor compression cycle., Qin, Qout, Win, COP,
Efficiency freezer.

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas berkah dan rahmat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih
karunia-Nya, sehingga skripsi dapat terselesaikan dengan baik. Skripsi ini
merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana di Prodi
Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Penulis merasa bahwa penelitian yang dilakukan merupakan penelitian
yang tidak mudah, karena pada penelitian ini penulis melakukan pembuatan dari
awal, pengambilan data, pemahaman tentang prinsip kerja alat, dan solusi
terhadap masalah yang telah dihadapi.
Penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul “Freezer dengan Daya 1/6
PK dan Panjang Pipa Kapiler 150 cm” ini karena ada bantuan dan kerjasama dari
berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
2. Ir. P.K Purwadi, M.T., sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Pembimbing
Akademik, dan selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta.
3. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan materi
selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4. Agus Nova dan Suyani selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang

tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi
semangat penulis dalam menyelesaikan Skripsi.
5. Teman-teman

Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman

lainnya yang selalu memberikan dorongan doa dan motivasi kepada penulis,.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian dan penyusunan Skripsi ini

masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu kami mengharapkan
masukan,

kitik,

Semoga Skripsi

dan saran dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya.

ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, ianuari 20

1

5

Lothar Pramana

lx

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI

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

BAB I. PENDAHULUAN
1.1

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

1.2

Perumusan Masalah .............................................................................. 2

1.3

Tujuan................................................................................................... 2

1.4

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

1.5

Manfaat ................................................................................................. 3

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1

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

2.2

Tinjauan Pustaka .................................................................................. 27

BAB III. PEMBUATAN ALAT
3.1

Persiapan .............................................................................................. 30

3.2

Peralatan Yang Dipergunakan Dalam Pembuatan Alat Penelitian ...... 30

3.3

Penyambungan ..................................................................................... 41

BAB IV. METODE PENELITIAN
4.1

Benda Uji.............................................................................................. 47

4.2

Skematik Alat Penelitian ...................................................................... 48

4.3

Alat Bantu Penelitian ........................................................................... 49

4.4

Cara Mendapatkan Data ....................................................................... 53

4.5

Cara Mendapatkan Data ....................................................................... 55

4.6

Cara Mendapatkan Kesimpulan ........................................................... 56

BAB V. HASIL PENELITAIN DAN PEMBAHASAN
5.1

Hasil penelitian..................................................................................... 57

5.2

Perhitungan..........................................................................................

58

5.1

Pembahasan.........................................................................................

66

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN
6.1

Kesimpulan

...................................................................................... ... 72

6.2

Saran

...................................................................................... ... 73

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Freezer ................................................................................. 6

Gambar 2.2

Belt freezer ........................................................................... 7

Gambar 2.3

Cold Storage ........................................................................ 7

Gambar 2.4

Chest Freezer ....................................................................... 8

Gambar 2.5

Scraped Surface Freezer.....................................................

Gambar 2.6

Komponen utama mesin pendingin ..................................... 10

Gambar 2.7

Evaporator............................................................................ 11

Gambar 2.8

Kompresor hermetik ............................................................ 13

Gambar 2.9

Kompresor jenis semi hermatik ........................................... 14

Gambar 2.10

Kondensor ............................................................................ 15

Gambar 2.11

Pipa kapiler .......................................................................... 16

Gambar 2.12

Thermostat ........................................................................... 17

Gambar 2.13

Filter ..................................................................................... 18

Gambar 2.14

Heater .................................................................................. 19

Gambar 2.15

fan....................................................................................... 20

Gambar 2.16

Refrigeran R134a ................................................................. 20

Gambar 2.17

Siklus kompresi uap ............................................................. 21

Gambar 2.18

Diagram P-h ......................................................................... 22

Gambar 2.19

Diagram T-s ......................................................................... 22

Gambar 3.1

Kompresor ........................................................................... 30

Gambar 3.2

Kondensor ............................................................................ 31

9

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.3

Pipa Kapiler ......................................................................... 32

Gambar 3.4

Evaporator............................................................................ 32

Gambar 3.5

Filter ..................................................................................... 33

Gambar 3.6

Refrigeran R134a ................................................................. 34

Gambar 3.7

Tube Cutter .......................................................................... 34

Gambar 3.8

Pelebar Pipa ......................................................................... 35

Gambar 3.9

Tang Ampere ....................................................................... 36

Gambar 3.10

Pompa Vakum ..................................................................... 36

Gambar 3.11

Manifold Gage ..................................................................... 37

Gambar 3.12

Alat las ................................................................................. 38

Gambar 3.13

Thermostat ........................................................................... 38

Gambar 3.14

Pipa Tembaga ...................................................................... 39

Gambar 3.15

Plat Baja ............................................................................... 39

Gambar 3.16

Sterofoam ............................................................................. 40

Gambar 3.17

Pembuatan rangka freezer.................................................... 41

Gambar 3.18

Proses pengelasan kompresor dengan kondensor ................ 42

Gambar 3.19

Proses pengelasan kondensor dengan filter ......................... 43

Gambar 3.20

Proses pengelasan filter dengan pipa kapiler ....................... 43

Gambar 3.21

Proses pengelasan pipa kapiler dengan evaporator ............. 44

Gambar 3.22

Proses pengelasan evaporator dengan kompresor ............... 45

Gambar 3.23

Proses pengisian metil ......................................................... 45

Gambar 3.24

Proses pemvakuman ............................................................ 46

Gambar 3.25

Proses pengisian refrigeran R134a ...................................... 46

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 4.1

Mesin freezer yang diteliti ................................................... 47

Gambar 4.2

Posisi alat ukur suhu pada skematik mesin freezer ............. 48

Gambar 4.3

Posisi alat ukur tekanan pada skematik mesin freezer......... 49

Gambar 4.4

Termokopel .......................................................................... 50

Gambar 4.5

Penampil suhu ...................................................................... 50

Gambar 4.6

Pengukur tekanan ................................................................. 50

Gambar 4.7

Siklus kompresi uap pada P-h diagram untuk R134 ............ 51

Gambar 4.8

Gelas ukur ............................................................................ 52

Gambar 4.9

Air (beban pendingin) .......................................................... 52

Gambar 4.10

Kabel roll ............................................................................. 53

Gambar 5.1

Energi kalor yang diserap evaporator .................................. 66

Gambar 5.2

Energi kalor yang dilepas kondensor ................................... 67

Gambar 5.3

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran ...................... 68

Gambar 5.4

Coefficien of Performance aktual (COPaktual) ...................... 68

Gambar 3.5

Coefficien of Performance (COPideal) .................................. 69

Gambar 5.6

Efisiensi mesin freezer (ƞ) ................................................... 70

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Tabel untuk mencatat hasil pengukuran ........................................ 54
Tabel 5.1 Nilai rata - rata suhu dan tabel ...................................................... 57
Tabel 5.2 Nilai entalpi pada titik 1, 2, 3, 4, Te dan Tc ................................... 58
Tabel 5.3 Jumlah energi kalor yang diserap evaporator(Qin) ........................ 59
Tabel 5.4 Jumlah energi kalor yang dilepas kondensor(Qout) ....................... 60
Tabel 5.5 Kerja kompresor persatuan massa refrigeran(Win) ....................... 61
Tabel 5.6 Perhitungan koefisiensi prestasi aktual(COPaktual) ........................ 63
Tabel 5.7 Perhitungan koefisiensi prestasi ideal(COPideal)............................ 64
Tabel 5.8 Perhitungan efisiensi freezer(ƞ) .................................................... 65

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia
modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup,
namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia.
Teknologi ini dibutuhkan untuk penyiapan bahan makanan, penyimpanan dan
distribusi makanan, pengkondisian udara untuk kenyamanan ruangan baik pada
industri, perkantoran, transportasi maupun rumah tangga.
Kulkas atau lemari es, yaitu sebuah alat pendingin yang dapat menjaga
kesegaran makanan yang berada di dalamnya. Pada proses kerjanya kulkas
menghasilkan kondisi suhu udara yang dingin, menjadikan mikroba yang berada
di dalam kulkas sulit untuk berkembang biak sehingga makanan lebih bertahan
lama dan tidak mengubah rasanya. Dengan adanya kulkas diharapkan sayur
mayur, daging, telur, buah buahan dapat bertahan lebih lama dan awet. Dengan
adanya kulkas, orang juga dapat menikmati minuman yang dingin dan segar.
Mesin pembeku (freezer, ice maker, cold storage, dll) dipergunakan untuk
membekukan bahan bahan yang ada didalamnya. Dengan kondisi yang beku, buah
buahan dan daging dapat awet dalam waktu yang relatip lama, bahkan sampai
beberapa bulan. Hal ini memberi keuntungan dalam hal pengiriman buah buahan,
bahan makanan dan daging dari satu tempat ke tempat lain dalam waktu yang
cukup lama.

1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Mengingat peranan mesin pendingin yang sangat penting di saat sekarang
ini, maka penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami dan mengenal kerja
mesin, khususnya freezer beserta dengan karakteristik freezer. Caranya adalah
dengan membuat freezer dan mendapatkan karakteristik dari freezer tersebut,
meskipun dengan kapasitas ukuran freezer untuk rumah tangga.
1.2 Rumusan Masalah
Frezer yang ada di pasaran pada kenyataanya tidak terdapat informasi
tentang karakteristik dari mesin freezer. Tidak informasi tentang COP dan
efisiensi freezer pada name platenya. Informasi tentang karakteristik freezer
terutama COP dan efisiensi sangat penting bagi masyarakat untuk memutuskan
jenis freezer yang mana yang akan dibeli.

1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian tentang peralatan mesin freezer dengan siklus
kompresi uap ini adalah :
a. Membuat freezer dengan siklus kompresi uap standar dengan daya kompresor
115 watt dan panjang pipa kapiler 150 cm yang dipergunakan

untuk

membekukan air.
b. Mendapatkan karateristik

freezer dengan daya kompresor 115 watt dan

panjang pipa kapiler 150 cm yang dibuat :
1. Membuat mesin pendingin freezer.
2. Menghitung kerja kompresor (Win) persatuan massa refrigeran pada mesin
pendingin freezer.

2

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3. Menghitng energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator
(Qin) pada mesin pendingin freezer.
4. Menghitung energi kalor persatuan massa refrigeran yang dilepas kondensor
(Qout) pada mesin pendingin freezer.
5. Menghitung COPaktual mesin pendingin freezer.
6. Menghitung COPideal mesin pendingin freezer.
7. Menghitung Efisiensi (ƞ) mesin pendingin freezer.
1.4 Batasan masalah
Batasan batasan yang diambil dalam di pembuatan peralatan penelitian ini
adalah :
a. Komponen mesin freezer terdiri dari komponen utama seperti : kompresor,
kondensor, filter, pipa kapiler, dan evaporator.
b. Kompresor dengan daya 1/6 PK. Jenis kompresor semi hermetik.
c. Freezer yang dirancang menggunakan panjang pipa kapiler 150 cm dan
berdiameter 0,028 inci (0,71mm) berbahan tembaga.
d. Freezer yang dirancang menggunakan refrigeran R134a.
e. Evaporator dan kondensor mempergunakan evaporator dan kondensor standar.
f. Beban pendingin yang digunakan adalah air dengan volume 500 ml.
1.5 Manfaat
Manfaat penelitian tentang peralatan freezer dengan mempergunakan
siklus kompresi uap ini adalah :
a. Mempunyai pengetahuan dalam pembuatan freezer dengan siklus kompresi
uap untuk ukuran rumah tangga.

3

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

b. Mampu memahami karakteristik freezer dengan siklus kompresi uap.
c. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi.

4

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori
2.1.1 Freezer
Kebutuhan mesin pendingin yang digunakan untuk mengawetkan makanan
ataupun untuk keperluan menyimpan bahan-bahan kimia mendorong terciptanya
freezer. Pada dasarnya prinsip kerja dari freezer adalah menciptakan suhu yang
sangat rendah yang memungkinkan bahan – bahan makanan atau bahan – bahan
kimia membeku.
Dengan adanya aliran listrik maka motor kompresor akan bekerja mengisap
gas refrigeran yang bersuhu dan bertekanan rendah dari saluran hisap. Kompresor
kemudian memampatkan gas refrigeran sehingga menjadi uap atau gas bertekanan
tinggi dan bersuhu tinggi. Gas refrigeran yang panas dan bertekanan tinggi
tersebut kemudian masuk ke kondensor dan refrigeran akan didinginkan oleh
udara di luar mensin freezer (panasnya berpindah dari kondensor ke udara
sekelilingnya) sehingga suhunya turun (menjadi dingin) mencapai suhu
kondensasi dan wujudnya berubah menjadi cair ( kondensasi atau mengembun )
tetapi tekanannya tetap tinggi. Refrigeran cair yang bertekanan tinggi (tetapi
suhunya telah rendah) ini selanjutnya mengalir kedalam penyaring (strainer dan
drier). Refrigeran cair kemudian memasuki pipa kapiler yang berdiameter kecil
dan panjang sehingga tekanannya turun drastis. Dari pipa kapiler, refrigeran cair
yang tekanannya sudah rendah ini kemudian memasuki ruang evaporator. Di

5

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

evaporator refrigeran segera berubah wujud menjadi gas (menguap). Refrigeran
dapat berubah wujud dari cair menjadi gas karena ada kalor yang mengalirke
evaporator dari lingkungan di sekitar evaporator. Seperti diketahui, suhu
lingkungan evaporator lebih tinggi dari suhu evaporator.

Gambar 2.1 Freezer

Freezer yang dirancang menggunakan daya kompresor 115 watt,
menggunakan panjang pipa kapiler 150 cm, dan menggunakan refrigeran 134a.
Adapun jenis – jenis freezer yang banyak digunakan adalah :
a.

Belt Freezer
Belt freezer adalah jenis freezer yang bekerja dengan cara menyemprotkan

udara dingin atau nitrogen cair yang diarahkan langsung ke arah belt atau
konveyor secara berlawanan arah yang dapat mengurangi kehilangan panas
selama proses evaporasi. Belt freezer bekerja pada suhu 100 C sampai -300 C.

6

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.2 Belt Freezer
b.

Cold Storages
Cold Storages adalah jenis freezer yang dipergunakan untuk membekukan

daging dan bahan makanan lainya. Biasanya alat ini dipergunakan oleh para
nelayan untuk menyimpan ikan dalam jumlah besar, atau untuk menyimpan
daging dalam jumlah besar biasanya yang menggunakan super market. Cold
Storages bekerja pada suhu -400 C sampai -600 C.

Gambar 2.3 Cold Storages

7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

c.

Chest Freezer
Chest Freezer adalah jenis freezer yang berbentuk seperti peti. kegunaan

dari chest freezer adalah untuk meletakan atau menyimpan daging sehingga beku.
Barang yang dapat di simpan di dalam chest freezer antara lain daging, es,
eskrim, asi, obat2an, dll. Umumnya orang menggunakan chest freezer untuk
menyimpan daging. Alat ini mempunyai suhu kerja antara -200 C sampai -380 C.

Gambar 2.4 Chest Freezer
d.

Scraped Surface Freezer
Scraped Surface Freezer adalah jenis freezer yang digunakan untuk

mendinginkan makanan yang berbentuk cair atau semi cair. Alat ini memiliki
desain yang mirip dengan alat evaporasi dan sterilisasi panas namun di refrigerasi
oleh amonia, air asin atau refrigeran lainnya. Dalam industri es krim, freezer
membekukan makanan dari dinding freezer dan secara simultan mengalirkan
udara kedalam freezer. Alat ini bekerja pada suhu -40 C sampai -70 C.

8

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.5 Scraped Surface Freezer
2.1.2 Laju Perpindahan Kalor
Laju perpindahan kalor pada mesin pendingin terdiri atas dua jenis yaitu
laju perpindahan kalor konduksi dan laju perpindahan kalor konveksi.
a.

Laju perpindahan kalor konduksi
Laju perpindahan kalor konduksi adalah proses diamana panas mengalir

dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah di dalam suatu
medium yang diam (padat, cair, gas) atau antara medium – medium yang
berlainan yang bersinggunan secara langsung.
b.

Laju perpindahan kalor konveksi
Laju perpindahan kalor secara konveksi adalah proses transpor energi

dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan
mencampur. Perpindahan kalor secara konveksi terbagi menjadi dua cara, yaitu
konveksi paksa dan konveksi bebas.
1.

Konveksi paksa
Perpindahan kalor konveksi paksa terjadi ketika fluida yang mengalir pada

proses perpindahan kalor mengalir dengan adanya alat bantu yang memaksa fluida

9

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

untuk mengalir. Alat bantu yang dipergunakan dapat berupa pompa, blower, kipas
angin atau kompresor.
2.

Konveksi bebas
Perpindahan kalor konveksi bebas terjadi ketika fluida yang mengalir pada

proses perpindahan kalor mengalir tanpa adanya bantuan peralatan dari luar,
fluida yang mengalir karena adanya perbedaan massa jenis disebabkan karena
adanya perbedaan suhu.
2.1.3

Komponen Utama Mesin Pendingin Kompresi Uap
Komponen utama mesin pendingin kompresi uap terdiri dari beberapa

komponen utama seperti : (a) evaporator, (b) kompresor, (c) kondenser dan (d)
pipa kapiler.

Gambar 2.6 Komponen utama mesin pendingin siklus kompresi uap.

10

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

a.

Evaporator
Evaporator adalah bentuk pipa yang dikonstruksi sedemikian rupa.

Fungsinya sebagai alat pendingin yang memiliki tekanan yang sangat rendah di
dalamnya. Refrigeran cair yang berasal dari pipa kapiler atau keran ekspansi
segera berubah wujudnya menjadi gas ketika memasuki evaporator. Gas yang
berubah wujud tersebut akan menyerap kalor (panas) dari ruangan (isi) freezer
sehingga isi freezer menjadi dingin. Pipa evaporator ada yang terbuat dari bahan
tembaga, besi, alumunium atau dari kuningan. Namun kebanyakan terbuat dari
alumanium dan besi.

Gambar 2.7 Evaporator
Evaporator dibagi menjadi 3 kategori tergantung pada media atau bahan
yang akan didinginkan:
b.

Kompresor
Kompresor adalah suatu alat mekanis yang bertugas untuk mengisap uap

refrigeran dari evaporator kemudian menekannya (mengkompres) sehingga
demikian suhu dan tekanan uap refrigeran tersebut menjadi lebih tinggi.

11

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Ada 3 macam kompresor yang biasa digunakan dalam mesin pendingin
saat ini, yaitu komresor bertorak, kompresor sentrifugal, dan kompresor rotary,
selanjutnya dari macam – macam kompresor tersebut dibagi dalam 3 kategori,
yaitu:
1.

Kompresor jenis terbuka ( Open type compressor )
Jenis kompresor ini terpisah dari tenaga penggeraknya, dan masing –

masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Tenaga penggerak kompresor
umumnya motor listrik. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol
keluar, sebuah puli dari luar dipasang pada ujung poros tersebut. Puli pada
komresor berfungsi sebagai roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk
mendinginkan kondesor dan kompresor sendiri. Karena ujung poros keluar dari
rumah kompresor, maka harus diberi pelapis agar refrigeran tidak bocor keluar.
Keuntungan kompresor jenis terbuka :
1. Putaran komoresor dapat diubah dengan cara mengganti diameter puli.
2. Ketinggian minyak pelumas dapat diketahui dengan mudah.
3. Jika terjadi kerusakan dapat dengan mudah diketahui dan melakukan
penggantian komponen.
Kerugian kompresor jenis terbuka:
1. Harga lebih mahal.
2. Bentuknya besar dan berat.
3. Memerlukan ruang yang besar.

12

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.

Kompresor jenis hermatik ( Hermatic type compressor )
Jenis kompresor yang motor penggeraknya dan kompresornya berada

dalam satu rumahan yang tertutup. Motor penggerak langsung memutar poros dari
kompresor sehingga putaran motor penggerak sama dengan kompresor.
Keuntungan dari kompresor hermatik:
1. Bentuknya kecil dan harganya relatif terjangkau.
2. Tidak memakai tenaga penggerak dari luar sehingga tingkat kebisingan rendah.
3. Tidak memakai sil pada porosnya, sehingga jarang terjadi kebocoran.
4. Tidak memerlukan ruang penempatan yang besar.
Kerugian dari kompresor hermatik adalah:
1. Ketinggian minyak pelumas kompresor susah diketahui.
2. Kerusakan yang terjadi didalam kompresor sudah diketahui sebelum rumah
kompresor dibuka.
3. Digunakan pada mesin pendingin yang berkapasitas kecil.

Gambar 2.8 Kompresor hermetik
3.

Kompresor jenis semi hermatik ( Semi hermatic type compressor )
Jenis kompresor yang motor penggerak serta kompresornya berada dalam

satu rumahan, akan tetapi motor penggeraknya terpisah dari kompresor.
13

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Kompresor digerakkan oleh motor penggerak dengan sebuah poros penghubung
antara motor penggerak dengan kompresor.

Gambar 2.9 Kompresor jenis semi hermatik

c.

Kondensor
Kondensor adalah alat penukar kalor untuk mengubah wujud gas bahan

pendingin pada suhu dan tekanan tinggi menjadi wujud cair. Jenis kondensor yang
banyak digunakan pada teknologi saat ini adalah kondensor dengan pendingin
udara. Kondensor seperti ini memiliki bentuk yang sederhana dan tidak
memerlukan perawatan khusus. Saat freezer bekerja, kondensor akan terasa
hangat bila dipegang. Agar proses perubahan wujud yang diinginkan ini dapat
terjadi, maka kalor atau panas yang ada dalam gas refrigeran yang bertekanan
tinggi harus dibuang keluar dari sistem.

14

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.10 Kondensor

d.

Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah suatu pipa pada mesin pendingin baik itu air

conditioner, freezer dll.Pipa kapiler ini adalah pipa yang paling kecil jika di
banding dengan pipa lainnya, untuk pipa kapiler suatu frezzer atau dispenser
berukuran 0,026 inch s/d 0,028 inch. Kerusakan pada pipa kapiler di mesin
pendingin ini biasanya di sebabkan karena pipa kapiler ini mengalami kebuntuan
akibat kotoran yang masuk dan juga oli. Gas refrigeran yang keluar dari
kompresor telah menjadi gas yang bertekanan kemudian mengalir melalu pipapipa kondensor dan melewati proses penyaringan di filter setelah itu baru menuju
pipa kapiler. Penempatan pipa kapiler ini biasanya di gulung untuk menghemat
tempat dengan menggunakan mal kapasitor agar tidak rusak (di gulung
melingkar). Pipa kapiler berfungsi sebagai alat untuk menurunkan tekanan,
merubah fase refrigeran dari cair menjadi fase campuran cair dan gas.

15

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.11 Pipa kapiler

2.1.4

Komponen Pendukung Freezer
Selain komponen utama, freezer juga memiliki beberapa komponen

pendukung lain yang berfungsi untuk membantu kerja dari mesin pendingin, yaitu
: thermostate, filter, heater dan fan.
a.

Thermostat
Thermostat adalah suatu alat yang mempunyai fungsi untuk mengatur

batas suhu dalam ruang evaporator, mengatur lamanya kompresor berhenti dan
mengatur untuk menjalankan kompresor bekerja. Pada thermostat dilengkapi
dengan tabung yang berisi cairan yang mudah menguap. Tabung tersebut
ditempatkan pada ruang mesin pendingin (ruang evaporator).
Prinsip kerja thermostat adalah jika ruang dalam mesin pendingin
mencapai suhu tertentu (dalam evaporator sudah mencapai suhu yang ditentukan),
maka cairan dalam thermostat akan menyusut, dengan terjadinya penyusutan gas
dalam ruang gas mengalir ke pipa kapiler yang kosong. Ruang gas akan menjadi
kendur, pegas akan menekan sehingga kontak saklar akan membuka dengan

16

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

demikian terputuslah hubungan listrik. Dengan terputusnya hubungan listrik maka
kompresor akan berhenti bekerja dalam waktu yang relatif lama. Apabila ruang
pendingin atau evaporator suhunya naik dan mencapai suhu tertentu, fluida dalam
thermostat akan menjadi cair yang berarti ruang gas memberi tekanan pada saklar
kontak sehingga saklar menutup dan menghubungkan kembali arus listrik.
Kompresor akan bekerja kembali, demikian berturut – turut kerja thermostat.

Gambar 2.12 Thermostat

17

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

b.

Filter
Filter adalah alat yang mempunyai fungsi menyaring kotoran – kotoran

yang berbentuk padat yang terbawa refrigeran yang berasal dari sistem itu sendiri
atau dari kotoran sisa pemotongan pipa tembaga pada proses pengelasan, dapat
juga dari korosi saluran pipa. 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 2.13 Filter
c.

Heater
Heater merupakan alat yang berfungsi untuk membantu mempercepat

pencairan bunga es pada evaporator kulkas dua pintu dengan menggunakan
elemen panas. Heater bekerja secara bergantian dengan kompresor yang diatur
oleh timer, setelah kontak pada timer memutuskan aliran listrik yang masuk ke
kompresor dan mengalihkanya ke heater maka elemen panas akan bekerja,
kemudian temperatur disekitar evaporator akan naik sampai seluruh bunga es

18

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

mencair, heater akan mati setelah thermostate menerima suhu yang dihasilkan
oleh heater.

Gambar 2.14 Heater

d.

Fan
Fan motor atau kipas angin berfungsi mengalirkan udara. Pada kulkas atau

freezer terdapat 2 fan. Fan pertama adalah fan motor evaporator, yang berfungsi
untuk mengalirkan udara dingin dari evaporator ke seluruh bagian rak (rak es, rak
buah dan rak sayur). Fan kedua adalah fan motor kondensor, fan ini berada
dibagian bawah kilkas atau freezer yang berdekatan dengan kondensor yang
berfungsi menghisap atau mendorong udara. Pemasangan fan bertujuan agar
proses perpindahan kalor dari kondensor ke udara dapat berlangsung dengan baik.
Aliran udara dingi dari fan juga dipergunakan untuk mendinginkan kompresor.

19

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.15 fan
2.1.5

Refrigeran
R134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik,

tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. Sehingga jenis refrigeran
R134a yang sering digunakan untuk mesin pendingin.

Gambar 2.16 Refrigeran R134a

20

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Persyaratan refrigeran untuk unit refrigerasi adalah sebagai berikut :
a.

Tidak beracun

b.

Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, pelumas
dan sebagainya

c.

Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem
pendingin.

d.

Bila terjadi kebocoran mudah mencari gantinya.

e.

Mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak terurai setiap kali dimampatkan,
diembunkan dan diuapkan.

f.

Konduktivitas thermal tinggi.

2.1.6

Siklus Kompresi Uap
Gambar 2.18 menyajikas sekilas rangkaian mesin freezer, sedangkan

Gambar 2.19 dan Gambar 2.20 berturut – turut menyajikan siklus kompresi uap
pada diagram P-h dan diagram T-s.

Gambar 2.17 Skematik mesin pendingin siklus kompresi uap

21

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.18 Diagram P-h siklus kompresi uap

Gambar 2.19 Diagram T-s siklus kompresi uap

Siklus kompresi uap pada Gambar 2.18, Gambar 2.19 dan Gambar 2.20
tersusun dari beberapa tahapan sebagai berikut : proses kompresi, proses
pendinginan dengan penurunan suhu, proses kondensasi, proses pendinginan

22

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

lanjut, proses ekspansi (proses penurunan tekanan), evaporasi, dan proses
pemanasan lanjut.
Proses yang terjadi pada siklus refrigerasi kompresi uap :
a.

Proses kompresi (1-2)
Proses kompresi terjadi pada tahap 1-2 dari Gambar 2.19 dan Gambar

2.20. Refrigeran dalam bentuk uap panas lanjut masuk ke kompresor, kerja atau
usaha yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan
sehingga temperatur refrigeran akan lebih tinggi dari temperatur lingkungan
(refrigeran mengalami fasa superheated / gas panas lanjut)
b. Proses pendinginan suhu gas panas lanjut (2-2a)
Proses pendingin dari gas panas lanjut menjadi gas jenuh terjadi pada
tahap 2-2a dari Gambar 2.19 dan Gambar 2.20. Refrigeran mengalami penurunan
suhu pada tekanan tetap. Hal ini disebabkan adanya kalor yang mengalir ke
lingkungan , karena suhu refigeran lebih tinggi dari suhu lingkungan.
c. Proses kondensasi (2a-2b)
Proses kondensasi terjadi pada tahap 2a-2b dari Gambar 2.19 dan Gambar
2.20. 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.

23

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

d. Proses pendinginan lanjut (2b-3)
Proses pendinginan lanjut terjadi pada tahap 2b-3 dari Gambar 2.19 dan
Gambar 2.20. 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.
e. Proses penurunan tekanan (3-4)
Proses penurunan tekanan terjadi pada tahap 3-4 dari Gambar 2.19 dan
Gambar 2.20. 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.
f. Proses evaporasi (4-4a)
Proses evaporasi terjadi pada tahap 4-4a dari Gambar 2.19 dan Gambar
2.20. 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.

g.

Proses pemanasan lanjut (4a-1)
Proses pemanasan lanjut terjadi pada tahap 4a-1 dari Gambar 2.19 dan

Gambar 2.20. Pada saat refrigeran meninggalkan evaporatorrefrigeran kemudian

24

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

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.
2.1.17 Perhitungan untuk karakteristik freezer
Diagram P-h dan diagram T-s, siklus kompresi uap disajikan pada Gambar
2.19 dan Gambar 2.20. Berdasarkan gambar tersebut dapat dihitung besarnya
Wcomp, Qkomp, Qevap, COP, dan efisiensi.

a.

Kerja kompresor (Win)
Kerja kompresor persatuan massa refrigeran merupakan perubahan entalpi

pada titik 1-2 di Gambar 2.19, yang dapat dihitung dengan Persamaan (2.1)
Win = h2 – h1, kJ/kg

…(2.1)

Pada persamaan (2.1) :
Win

: kerja kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h2

: nilai

entalpi refrigeran saat keluar kompresor, kJ/kg

h1

: nilai

entalpi refrigeran saat masuk kompresor, kJ/kg

b.

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

yang dilepas oleh kondensor

merupakan perubahan entalpi pada titik 2-3 di Gambar 2.19, perubahan entalpi
tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.2)
Qout = h2 – h3, kJ/kg

…(2.2)
25

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Pada persamaan (2.2) :
Qout

: energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

h3

: nilai

h2

: nilai entalpi refrigeran saat masuk kondensor, kJ/kg

c.

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap evaporator (Qin)

entalpi refrigeran saat keluar kondensor, kJ/kg

Energi kalor persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator
merupakan proses perubahan entalpi pada titik 4-1 di Gambar 2.19. Perubahan
entalpi tersebut dapat dihitung dengan Persamaan (2.3)
Qin = h1 – h4 , kJ/kg

…(2.3)

Pada Persamaan (2.3) ;
Qin
H1

: energi kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg
:

nilai entalpi saat keluar evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat
masuk kompresor, kJ/kg.

h4

: nilai entalpi saat masuk evaporator atau sama dengan nilai entalpi pada saat
masuk pipa kapiler, kJ/kg.

d.

Koefisien prestas aktual freezer (COPaktual)
Koefisien prestasi siklus kompresi uap standar adalah energi kalor

persatuan refrigeran yang diserap evaporator dibagi dengan kerja kompresi, yang
dapat dihitung dengan Persamaan (2.4)
…( 2.4)

COPaktual = Qin / Win = ( h1-h4) / ( h2 - h1 )
Pada persamaan (2.4) :
COPactual

:

koefisien prestasi aktual freezer
26

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Qin

:

kalor yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran, kJ/kg

Win

:

kerja yang dilakukan kompresor persatuan massa refrigeran, kJ/kg

e.

Koefisien prestas ideal freezer (COPideal)

COPideal ferezer dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.5)
COPideal = ( 273,15 + Te ) / Tc - Te)

…(2.5)

Persamaan (2.5)
COPideal

: koefisien

prestasi ideal freezer

Tc

: suhu

kondensor, K

Te

: suhu

evaporator, K

f.

Efisiensi freezer (ƞ)
Efisiensi freezer dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.6)

ƞ = COPaktual / COPideal x 100%

…(2.6)

Pada Persamaan (2.6) :
ƞ

: efisiensi freezer

COPaktual

: koefisiensi

COPideal

: koefisien

2.2.

prestasi aktual freezer

prestasi ideal freezer

Tinjauan Pustaka
Anwar, K (2010), melakukan penelitian mengenai efek beban pendingin

terhadap kinerja sistem mesin pendingin meliputi kapasitas refrigerasi, koefisien
27

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

prestasi dan waktu pendinginan. Metode yang digunakan adalah metode
eksperimental dengan v