Mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dengan panjang pipa kapiler 190 cm - USD Repository

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

MESIN PENDINGIN DENGAN PEMANASAN LANJUT DAN
PENDINGINAN LANJUT DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 190 CM

TUGAS AKHIR
Untuk Memenuhi Salah Satu persyaratan
Mencapai Gelar Sarjana Strata-1

Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin

Diajukan Oleh :
DODIK PRASETYA
095214064

JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014

i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

COOLING MACHINE WITH SUPER HEATING AND SUB-COOLING
WITH 190 CM CAPILLARY TUBE

FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the reguirement

To obtain the Sarjana Teknik degree

Mechanical Enginering Study Progam
Mechanical Enginering Departement

By :
DODIK PRASETYA
095214064

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENTSCIENCE AND
TECHNOLOGY FACULTYSANATA DHARMA
UNIVERSITYYOGYAKARTA
2014

ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN

TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

MESIN PENDINGIN DENGAN PEMANASAN LANJUT DAN
PENDINGINAN LANJUT DENGAN PANJANG PIPA KAPILER 190 CM

Diajukan Oleh :
DODIK PRASETYA
NIM : 095214064

Telah Disetujui Oleh :
Dosen Pembimbing

Ir. P. K. Purwadi M.T.

iii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN

MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

iv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas
Akhir dengan judul :
Mesin Pendingin Dengan Pemanasan Lanjut Dan Pendinginan Lanjut
Dengan Panjang Pipa Kapiler 190 cm

Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk
menjadi Sarjana Teknik pada Proram Strata-1, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Sejauh yang saya ketahui bukan
merupakan tiruan dari tugas akhir yang sudah dipublikasikan di Universitas
Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi lainnya, kecuali bagian informasinya
tercantum dalam daftar pustaka.

Dibuat di

: Yogyakarta

Pada tanggal : Maret 2014
Penulis

v

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

INTISARI
Sekarang ini penggunakan mesin pendingin semakin luas, bahkan sudah
menjadi kebutuhan yang tidak dapat dihindarkan. Beberapa contoh mesin
pendingin yang bertujuan untuk mendinginkan dan membekukan antara lain :
freezer, dispencer, cold storage, Air Conditioning mesin kulkas dan lain-lain.
Tujuan pembuatan mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut adalah untuk menunjukan kerja mesin pendingin dengan pemanasan lanjut
dan pendinginan lanjut.
Komponen utuma mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut yaitu kompresor, kondensor, evaporator, pipa kapiler dan filter. Bentuk
pengembanganan mesin pendingin ini adalah pipa kapiler dari kondensor
dililitkan terlebih dahulu di saluran sebelum masuk ke kompresor. Dari hasil
pergobaan penelitian akan diambil suhu air, suhu masuk dan keluar komponen
mesin mesin pendingin dan besarnya nilai tekanan kerja.
Kesimpulan yang dapat diambil dari pengujian mesin pendingin dengan
pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut sebagai berikut (a) mesin pendingin
dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut yang dibuat mampu

membekukan air dengan volume 0,6 liter dengan waktu 150 menit dengan suhu 11,9ºC, (b) kerja kompresor terendah sebesar 46,52 kJ/kg dan teringgi sebesar
48,85 kJ/kg, (c) kalor yang dilepas kondensor terendah sebesar 202,36 kJ/kg
sedangkan tertinggi sebesar 209,34 kJ/kg, (d) kalor yang diserap evaporator
terendah sebesar 153,52 kJ/kg dan tertinggi sebesar 162,82 kJ/kg, (e) COP
(Coefficient Of Performance) terendah sebesar 3,143 kJ/kg dan tertinggi sebesar
3,500 kJ/kg.
Kata Kunci : Mesin pendingin, kompresi uap, pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut serta COP.

vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

: Dodik Prasetya

Nomor mahasiswa

: 095214064

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma Karya Ilmiah saya yang berjudul :
Mesin Pendingin Dengan Pemanasan Lanjut Dan Pendinginan Lanjut
Dengan Panjang Pipa Kapiler 190 cm.
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan
dalam

bentuk

media

lain,

mengelola

dalam

bentuk

pangkalan

data,

mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikan di internet untuk
kepentingan akademis tanpa perlu ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan seksama.

Yogyakarta,

Maret 2014

Yang menyatakan

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala
rahmat dan bimbinganNya dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga dapat
berjalan dengan lancar.
Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai wujud harapan dan
cita-cita penulis untuk selalu belajar tanpa batas.
Penyusunan Tugas Akhir ini tidak mungkin dapat terlaksana dengan baik
tanpa adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak yang terkait. Pada
kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan
terima kasih kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma dan sebagai Dosen
Pembimbing Tugas Akhir.
3. Doddy Purwadianto, S.T., selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi .
4. Suharno Harto Raharjo dan Sarwiyati

merupakan orang tua yang selalu

menberi dukungan dan pengorbanannya, kasih sayang dan doanya selama ini.
5. Fitri Hastuti merupakan istri sekaligus penyemangat.

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

6. Teman-teman seperjuangan angkatan 2009.
7. Semua pihak yang membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini yang tidak
dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari
sempurna karena keterbatasan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh karena itu,
penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk
menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi
pembaca semua.
Yogyakarta, Maret 2014

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................

i

HALAMAN PENGESAHAN .....................................................................

iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI ..................................................................... iv
PERNYATAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .............................................

v

INTISARI .................................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ................................................................................. vii
DAFTAR ISI ..............................................................................................

ix

DAFTAR GAMBAR .................................................................................

xi

DAFTAR TABEL

................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................

1

1.1 Latar Belakang .......................................................................................

1

1.2 Tujuan Tugas Akhir

.......................................................................

3

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

4

1.4 Manfaat Tugas Akhir ..............................................................................

4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA .............................

5

2.1 Dasar Teori .............................................................................................

5

2.1.1 Definisi Mesin Pendingin..................................................................

5

2.1.2 Kompresi Uap Dengan Pemanasan Lanjut Dan
Pendinginan Lanjut ........................................................................... 10
2.1.2.1 Pendinginan Lanjut .................................................................... 11
2.1.2.2 Penmanasannan Lanjut .............................................................. 11
2.1.3 Siklus Kompresi Uap Dengan Pemanasan Lanjut Dan
Pendinginan Lanjut ........................................................................... 12
2.1.4 Perpindahan Panas

....................................................................... 15

2.1.4.1 Perpindahan Panas secara Konduki................................ ........... 16
2.1.4.2 Perpindahan Panas secara Konveksi..........................................

18

2.1.5 Beban Pendingin ............................................................................. 20
2.1.6 Proses Perubahan Bentuk/Fase ....................................................... 21
x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.1.6.1 Proses Penguapan (evaporasi) ...................................................

21

2.1.6.2 Proses Pengembunan (kondensasi) ..........................................

22

2.1.7 Rumus Perhitungan Karakteristik Pada Mesin Pendingin
Dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut ...................... 22
2.2 Kajian Pustaka ...................................................................................... 27

BAB III PEMBUATAN ALAT ................................................................. 30
3.1 Diagram Alir Pembuatan Alat ............................................................... 30
3.2 Komponen-Komponen Pembuatan Mesin Pendingin ........................... 32

BAB IV METODOLOGI PENGAMBILAN DATA .................................. 40
4.1 Waktu dan Tempat Penelitian ………………………………………...

40

4.2 Bahan dan Peralatan Penelitian ………………….……………………

40

4.3 Penempatan Alat Ukur ……….………………….……………………

41

4.4 Prosedur Pengambilan Data ………………….………….……………

45

4.5 Metode Pengolahan Data ………………….…….……….…………… 45
4.6 Metode Mendapatkan Kesimpulan ………………...…….…………… 45

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................

50

4.1 Data Hasil Percobaan ………………….………………………...……

50

4.2 Pengolahan Data ………………….………………...………………… 51
4.3 Data Hasil Perhitungan ………………...………………………...…… 56
4.4 Pembahasan ………………...…….………………...…………………

57

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ………………………….…..…. 62
4.1 Kesimpulan ………………….……………………...………………… 62
4.2 Saran ………………...…………………………………………...…… 62
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….. 64
LAMPIRAN ………………………………...…………………………….

xi

65

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Bagian-bagian Mesin Kulkas .................................................

Gambar 2.2

Sistem Kompresi Uap dengan Pemanasan Lanjut

5

dan Pendinginan Lanjut .......................................................... 11
Gambar 2.3

Siklus Mesin Pendingin Kompresi Uap dengan Pemanasan
Lanjut dan Pendinginan Lanjut (P-h Diagram) ......................

Gambar 2.4

12

Siklus Mesin Pendingin Kompresi Uap dengan Pemanasan
Lanjut dan Pendinginan Lanjut (T-s Diagram)........................ 14

Gambar 2.5

Macam-Macam Perpindahan Panas ........................................ 15

Gambar 2.6

Perpindahan Panas Secara Konduksi ..................................... 16

Gambar 2.7

Contoh Perpindahan Panas Secara Konduksi ......................... 18

Gambar 2.8

Perpindahan Panas secara Konveksi ....................................... 18

Gambar 2.9

Contoh Perpindahan Panas Secara Konveksi ......................... 19

Gambar 2.10

Grafik P-h Untuk Refrigeran R-134a ...................................... 26

Gambar 3.1

Digram Alir Pembuatan Mesin Pendingin .............................. 30

Gambar 3.2

Kompresor .............................................................................

31

Gambar 3.3

Kondensor ..............................................................................

32

Gambar 3.4

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

Gambar 3.5

Evaporator ..............................................................................

Gambar 3.6

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

Gambar 3.7

Tang ........................................................................................ 34

Gambar 3.8

Pelebar Pipa ............................................................................ 34

Gambar 3.9

Pemotong Pipa ....................................................................... 35

Gambar 3.10

Single Manifold Gauge ........................................................... 35

Gambar 3.11

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

Gambar 3.12

Peralatan Las ..........................................................................

Gambar 3.13

Bahan Tambah ........................................................................ 37

Gambar 4.1

Skema dan Penempatan Alat Ukur .......................................... 40

Gambar 4.2

Penempatan Red Single Manifold Gauge ............................... 43

xii

33

37

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 4.3

Penempatan Blue Single Manifold Gauge .............................. 43

Gambar 4.4

Termokopel ............................................................................. 44

Gambar 4.5

Pemasangan Termokopel......................................................... 44

Gambar 4.6

Pemasangan Termokopel ........................................................ 45

Gambar 4.7

Evaporator yang sudah Diisolasi ............................................ 46

Gambar 4.8

Pemasangan Termokopel pada Kompresor ............................. 47

Gambar 4.9

Pemasangan Termokopel pada Evaporator ............................. 47

Gambar 4.10

Pemasangan Termokopel pada Evaporator.............................

Gambar 4.11

Pemasangan Termokopel pada Kondensor............................. 48

Gambar 4.12

Proses Pengambilan Data ....................................................... 48

Gambar 5.1

Sistem Kompresi Uap dengan Pemanasan Lanjut

47

Dan Pendinginan Lanjut ......................................................... 53
Gambar 5.2

Grafik Hubungan Kerja Kompresor dan Waktu ..................... 57

Gambar 5.3

Grafik Hubungan Kalor Yang Dilepas Kondensor
dan Waktu ............................................................................... 58

Gambar 5.4

Grafik Hubungan Kalor Yang Diserap Evaporator
dan Waktu................................................................................ 59

Gambar 5.5

Grafik Hubungan COP (Coefficient Of Performance)
dan Waktu................................................................................ 60

xiii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL

Gambar 5.1

Hasil Percobaan Untuk Nilai Tekanan Dan Suhu.................... 50

Gambar 5.2

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

Gambar 5.3

Nilai Entalpi (h) dalam satuan kJ/kg........................................ 52

Gambar 5.4

Hasil Perhitungan Karakteristik Mesin Pendingin…............... 56

xiv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Proses pendinginan merupakan suatu usaha untuk menurunkan suhu pada
ruangan maupun pada suatu material, dengan kata lain mendapatkan kondisi yang
diinginkan oleh suatu produk atau material, dalam hal ini temperature yang lebih
rendah agar suatu produk atau metrial dapat disimpan dalam waktu yang relative
lebih lama, baik untuk konsumsi, produksi maupun perdagangan. Penyimpanan
dan transportasi

bahan pangan, proses pengolahan makanan dan minuman

merupakan beberapa contoh kegiatan yang memerlukan proses pendinginan dan
pembekuan. Proses pendinginan dan pembekuan merupakan rangkaian proses
perpindahan panas. Proses perpindahan panas dapat terjadi secara konduksi,
konveksi dan radiasi.
Sekarang ini penggunakan mesin pendingin semakin luas, bahkan sudah
menjadi kebutuhan yang tidak dapat dihindarkan. Beberapa contoh mesin
pendingin yang bertujuan untuk mendinginkan dan membekukan antara lain :
freezer, dispencer, cold storage, Air Conditioning mesin kulkas dan lain-lain.
Mulai dari rumah tangga yang sangat memerlukan mesin pendingin yang berupa
refrigerator untuk mengawetkan bahan makanan. Pada sarana transportasi, mobil
pribadi maupun kendaraan umum seperti bus, kereta api, pesawat terbang dan
kapal memerlukan mesin pendingin yang berupa Air Conditioning untuk
mendinginkan udara di dalamnya yang bertujuan untuk membuat orang yang

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2

berada di dalamnya menjadi senang. Banyak pertokoan atau swalayan
memerlukan cold storage untuk mendinginkan buah-buahan dan minuman agar
tetap segar.
Mesin pendingin juga digunakan untuk mengawetkan dalam jumlah yang
besar dapat

ditemui pada tempat-tempat pemotongan daging ternak, untuk

peyimpanan udang, ikan laut dan lain-lain. Selain itu juga digunakan pada
kendaraan pengangkut daging, sayuran atau ikan ke tempat-tempat yang jauh
dilengkapi dengan mesin pendingin agar tidak busuk di tempat tujuan.
Mesin pendingin adalah mesin yang digunakan untuk membuat makanan/
bahan makanan dalam keadaan dingin dan atau beku. Karena dalam keadaan
seperti ini maka makanan atau minuman bisa bertahan lama. Dengan
kemampuannya itu, mesin pendingin, yaitu kulkas dan freezer banyak digunakan
di lingkungan rumah tangga dan industri. Freezer rumah tangga bisa merupakan
bagian dari kulkas atau berdiri sendiri.
Mesin pendingin atau sering disebut dengan nama Mesin Kulkas banyak
digunakan di lingkungan rumah tangga. Hampir di setiap rumah tangga memiliki
kulkas. Selain berguna sebagai tempat untuk mengawetkan makanan (misalnya :
buah, daging, sayur dan lain-lain) dan minuman (misalnya : susu, air putih dan
lain-lain), Mesin Kulkas juga dapat digunakan sebagai sumber pendapatan
tambahan bagi rumah tangga dengan cara membuat es lilin atau es batu untuk
dijual. Selain untuk keperluan rumah tangga dan industri, mesin pendingin ini
juga dapat bermanfaat dalam kegiatan olahraga serta sarana hiburan. Salah satu

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3

contohnya adalah hasil pembekuan air oleh mesin pendingin yang bisa digunakan
menjadi dasar dari olahraga ice skating.
Agar terjadi suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan ( refrigeran )
yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau dari cair menjadi gas
untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor.
Kebanyakan refrigeran yang digunakan adalah jenis cloro fluor carbon ( CFC ).
Mesin pendingin memegang peran yang penting dalam kehidupan ini, bagi
manusia khususnya dan untuk kehidupan pada umumnya. Melihat peran tersebut,
maka penulis berkeinginan untuk mempelajari, membuat dan melakukan
penelitian tentang mesin pendingin. Penulis memutuskan untuk melakukan
penelitian tentang mesin pendingin kulkas.

1.2 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah :
a. Membuat mesin kulkas dengan cara merangkai komponen-komponen mesin
kulkas yang ada di pasaran.
b. Mengetahui karakteristik dari mesin kulkas yang dirangkai :
1. Kalor yang dilepas oleh kondensor per satuan massa refrigeran.
2. Kalor yang dihisap oleh evaporator per satuan massa refrigeran.
3. Kerja yang dilakukan oleh kompresor per satuan massa refrigeran.
4. COP (Coefficient Of Performance) mesin pendingin.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4

1.3 Batasan-Batasan
Batasan-batasan yang digunakan dalam pembuatan mesin kulkas adalah :
a. Kompresor standar dengan daya 1/6 hp.
b. Pipa kapiler dengan panjang pipa 190 cm ( dari kondensor dililitkan terlebih
dahulu di saluran pipa sebelum masuk ke kompresor ).
c. Kondensor standar dengan rangkaian jumlah pipa 10 buah, diameter pipa 5
mm, dan jarak antar sirip 3,5 cm.
d. Filter dengan diameter 13 mm dan panjang 15 cm.
e. Evaporator standar dengan ukuran panjang 60 cm dan lebar 25 cm.
f. Refrigeran jenis R-134a.
g. Thermostat yang digunakan standar untuk mesin kulkas yang ada di pasaran.
h. Sebagai beban pemdingin menggunakan air dengan volume 0,6 liter.

1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian diharapkan dapat :
a. Memperluas pengetahuan tentang mesin kulkas.
b. Memperluas pengetahuan tentang pembuatan mesin kulkas.
c. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi bagi para peneliti mesin
kulkas.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5

BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori
2.1.1

Definisi Mesin Pendingin

Mesin Pendingin atau biasa disebut mesin kulkas adalah mesin yang di
dalamnya terjadi siklus dari bahan pendingin sehingga terjadi perubahan suhu dan
perubahan tekanan. Mesin pendingin atau mesin kulkas menggunakan bahan
refrigeran yang bersirkulasi menyerap dan melepas panas, dan terjadi perubahan
tekanan rendah menjadi tekanan tinggi. Proses sirkulasi ini berulang-ulang secara
terus menerus. Gambar 2.1 memperlihatkan mesin kulkas dengan bagian-bagian
mesin kulkas.

Gambar 2.1 Bagian-bagian Mesin Kulkas
http://servis-kulkas-sukabumi-.blogspot.com/2012/07

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
6

Mesin pendingin atau mesin kulkas yang sering digunakan adalah mesin
dengan siklus kompresi uap. Komponen penting yang ada pada mesin pendingin
dengan siklus kompresi uap terdiri dari :
a. Kompresor
Kompresor merupakan bagian terpenting di dalam mesin kulkas. Apabila
dianalogikan dengan tubuh manusia, kompresor sama seperti dengan jantung yang
berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh. Begitu juga dengan kompresor,
berfungsi memompa bahan pendingin keseluruh bagian mesin kulkas. Cara kerja
kompresor pada mesin kulkas adalah dinamis atau bergerak.
Pada mesin kulkas, kompresor jenis hermetik yang paling sering digunakan.
Kompresor jenis ini menempatkan motor listrik dengan komponen mekanik ada
dalam satu rumah. Pergerakan kompresor jenis ini adalah menghisap sekaligus
memompa udara sehingga terjadi perputaran udara yang mengalir dari pipa-pipa
mesin kulkas. Bentuk refrigeran ketika masuk ke kompresor berbentuk gas.
Begitu pula pada saat keluar dari kompresor juga berbentuk gas. Kondisi gas pada
saat keluar dari kompresor berupa uap panas lanjut. Temperatur gas dan tekanan
yang keluar dari kompresor lebih tinggi dari temperatur kerja kondensor.
b. 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 mesin kulkas saat ini adalah kondensor dengan pendingin
udara. Yang digunakan pada sistem refrigrasi mesin kulkas kecil maupun mesin
kulkas sedang. Kondensor seperti ini memiliki bentuk yang sederhana dan tidak

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7

memerlukan perawatan khusus. Saat mesin kulkas atau lemari es bekerja
kondensor akan terasa hangat bila dipegang.
c. Filter
Filter ( saringan ) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa aliran
bahan pendingin setelah melakukan sirkulasi. Sehingga tidak masuk kedalam
kompresor dan pipa kapiler. Selain itu , bahan pendingan yang akan disalurkan
pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor lebih
maksimal. Filter pada mesin kulkas biasanya berupa tabung kecil dengan diameter
antara 13 – 15 mm dan memiliki panjang kurang lebih 15 cm.
d. Evaporator
Di dalam evaporator inilah terjadi perubahan bentuk refrigeran dari cair
menjadi gas. Evaporator berfungsi menyerap panas dari benda yang di masukkan
ke dalam mesin kulkas. Kemudian evaporator menguapkan bahan pendingin
untuk melawan panas dan mendinginkannya. Sesuai fungsinya evaporator adalah
alat penguap bahan pendingin agar efektif dalam menyerap panas dan
menguapkan bahan pendingin, evaporator di buat dari bahan logam anti karat,
yaitu tembaga dan almunium. Biasanya eveporator yang banyak digunakan pada
mesin kulkas adalah jenis permukaan datar.
e. Thermostat
Thermostat memiliki banyak sebutan antara lain temperatur kontrol dan cool
control. Apapun sebutannya, thermostat berfungsi mengatur kerja kompresor
secara otomatis bedasarkan batasan suhu pada setiap bagian mesin kulkas.
Thermostat biasanya disebut saklar otomatis yang bekerja berdasarkan pengaturan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8

suhu. Jika suhu evaperator sesuai dengan pengatur suhu thermostat, secara
otomatis thermostat akan memutuskan listrik ke kompresor.
f. Heater
Hampir keseluruan kulkas nofrost dan sebagian kecil kulkas defrost dilengkapi
dengan pemanas ( heater ). Pemanas berfungsi mencairkan bunga es yang terdapat
di evapurator . Selain itu pemanas dapat mencegah terjadinya penimbunan bunga
es pada bagian rak es dan rak penyimpan buah di bawah rak es.
h. Refrigeran
Pada mesin pendingin atau mesin kulkas membutuhkan bahan pendingin atau
biasa disebut refrigeran. Refrigeran adalah zat yang mudah diubah wujudnya dari
gas menjadi cair` atau dari cair menjadi gas. Refrigeran digunakan untuk
menyerap panas (evaporasi) dan melepas panas (kondensasi). Pada mesin kulkas
refrigeran akan mengalami beberapa proses perubahan bentuk. Pada kondisi awal
refrigeran berbentuk cair, setelah melalui beberapa proses akan kembali pada
kondisi awal (cair). Jenis bahan pendingin atau refrigeran sangat beragam. Setiap
jenis bahan pendingin atau refrigeran memiliki karakteristik yang berbeda.
Ada 3 jenis refrigeran yang digunakan pada saat ini, yaitu :
a. Hydro Fluoro Carbon (HFC)
Refrigeran jenis ini merupakan refrigeran baru pengganti freon. Refrigeran
freon sangat berbahaya karena mengandung zat chlor (CI) yang dapat merusak
lapisan ozon. Refrigeran HFC merupakan refrigeran alternatif pengganti,
karena refrigeran HFC mengandung atom-atom hidrogen, fluorine dan karbon
tanpa mengandung chlor (CI).

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9

b. Hydro Cloro Fluoro Carbon (HCFC)
Refrigeran jenis ini terdiri atom-atom hidrogen, fluorine, klorin dan karbon.
Refrigeran HCFC ini mengandung jumlah minimal klorin, yang tidak merusak
lingkungan.
c. Cloro Fluoro Carbon (CFC)
Refrigeran jenis ini terdiri atom-atom fluorine, klorin dan karbon. Refrigeran
CFC ini mengandung jumlah kaporit yang tinggi sehingga dikenal sebagai
refrigeran yang paling berbahaya yang dapat merusak lapisan ozon.
Persyaratan bahan pendingin (Refrigerant) :
a. Tidak beracun, berwarna dan berbau .
b. Bukan termasuk bahan yang mudah terbakar.
c. Bukan penyebab korosif.
d. Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor.
e. Memiliki struktur kimia yang stabil.
f. Memiliki titik didih yang rendah.
g. Memiliki tekanan kondensasi yang rendah.
h. Memiliki tingkat penguapan yang rendah.
i. Memiliki kalor laten yang rendah.
j. Memiliki harga yang relatif murah.
Dengan melihat persyaratan yang baik untuk bahan pendingin, maka
refrigeran jenis Hydro Fluoro Carbon (HFC) yang secara umum digunakan.
Mesin kulkas menggunakan refrigeran HFC atau biasa disebut dengan nama R-

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10

134a karena refrigeran ini tidak merusak lapisan ozon dan memiliki sifat yang
hampir sama dengan R-12. Refrigeran R-134a memilki sifat-sifat :
a. Tidak merusak lapisan ozon.
b. Tidak beracun, berwarna dan berbau.
c. Tidak mudah terbakar.
d. Memiliki kestabilan yang tinggi.
e. Mudah diperoleh.

2.1.2 Kompresi Uap Dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut
Sistem kompresi uap paling banyak digunakan pada sistem refrigrasi. Pada
sebuah sistem kompresi uap memerlukan komponen-komponen penting,
diantaranya adalah ;
a. Kompresor
b. Evaporator
c. Kondensor
d. Pipa Kapiler
Sistem kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dapat
dilihat pada Gambar 2.2. Pada gambar bisa dilihat pipa kaliper yang keluar dari
kondensor dililitkan ke saluran yang masuk ke kompresor. Sistem ini yang
membedakan dengan sistem kompresi uap standart.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11

KONDENSOR

KOMPRESOR

EVAPORATOR

Gambar 2.2 Sistem Kompresi Uap dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan
Lanjut.

2.1.2.1 Pendinginan Lanjut
Pendinginan lanjut adalah suatu proses mengkondisikan refrigeran yang keluar
dari kondensor agar diperoleh refrigeran dalam bentuk cair. Proses ini diperlukan
agar saat refrigeran yang masuk ke dalam pipa kapiler tidak tercampur dengan gas
yang akan menimbulkan permasalahan pada sistem pendingin. Apabila refrigeran
dalam bentuk cair, refrigeran akan mudah mengalir di dalam pipa kapiler. Adanya
pendinginan lanjut dapat memperbesar harga Q, yang pada akhirnya dapat
meningkatkan nilai COP.

2.1.2.2 Pemanasan Lanjut
Pemanasan lanjut merupakan proses mengkondisikan refrigeran yang keluar
dari evaporator dijamin dalam bentuk gas. Dengan proses ini refrigeran tidak akan
tercampur dalam bentuk gas dan cair, sehingga dapat menaikan nilai COP.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12

Apabila terjadi pemanasan lanjut, harga Q akan bertambah besar, dengan
begitu COP akan bertambah besar.

2.1.3 Siklus Kompresi Uap dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan
Lanjut
Dengan menggunakan diagram P-h kita dapat mengetahui siklus pada mesin
pendingin. Gambar 2.3 adalah siklus mesin pendingin kompresi uap dengan

P (Psi)

pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut.
Qout = Qk
2

2'
3

3'

Win = Wk

Qin = Qe
4

1'

1
T5

h (kJ/kg)
Gambar 2.3 Siklus Mesin Pendingin Kompresi Uap dengan Pemanasan Lanjut
dan Pendinginan Lanjut (P-h Diagram).

Urutan proses-proses pada Gambar 2.3 sebagai berikut :
a. Proses Kompresi (1-2)
Proses kompresi ini dilakukan oleh kompresor. Fase refrigeran pada saat
masuk ke dalam kompresor berbentuk gas panas lanjut yang bertekanan
rendah yang kemudian menjadi gas panas lanjut bertekanan tinggi setelah

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13

refrigeran dikompresi. Proses kompresi ini berlangsung secara isentropic,
sehingga suhu ke luar kompresor meningkat.
b. Proses Penurunan Suhu Gas Panas Lanjut (2-2`)
Proses penurunan suhu gas dari keadaan gas panas lanjut ke keadaan gas jenuh
berlangsung pada proses 2-2`. Proses berlangsung di dalam kondensor. Pada
proses ini berlangsung pada keadaan tekanan tetap. Penurunan suhu dapat
terjadi karena adanya pelepasan kalor dari kondensor ke udara sekitar.
c. Proses Kondensasi (2`-3`)
Proses kondensasi ini berlangsung di dalam kondensor. Di dalam kondensor
akan terjadi pertukaran panas atau kalor antara refrigeran dengan udara yang
ada di lingkungan sekitar kondensor. Akibatnya fase refrigeran berubah dari
gas ke fase cair.
d. Proses Pendingin Lanjut (3`-3)
Pada proses pendinginan lanjut akan terjadi penurunan suhu. Proses
berlangsung pada tekanan tetap. Proses ini bertujuan untuk mendapatkan
refrigeran yang benar-benar dalam keadaan cair. Sehingga refrigeran akan
mudah untuk mengalir pada pipa kapiler.
e. Proses Ekspansi (3-4)
Proses ekspansi ini berlangsung di dalam pipa kapiler. Pada proses ini tidak
terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi penurunan tekanan dan suhu yang
berlangsung secara isoentalpi. Fase refrigeran sebelum masuk pipa kapiler
adalah cair dan keluar pipa kapiler dalam fase campuran cair dan gas.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14

f. Proses Evaporasi (4-1`)
Proses evaporasi ini berlangsung di dalam evaporator. Panas atau kalor yang
berasal dari dalam ruangan akan diserap oleh refrigeran cair bertekanan
rendah. Pada proses ini refrigeran akan mengalami perubahan bentuk dari fase
campuran cair dan gas menjadi gas jenuh. Proses berjalan pada tekanan tetap.
g. Proses Pemanasan Lanjut (1`-1)
Pada proses pemanasan lanjut akan terjadi kenaikan suhu. Proses ini bertujuan
untuk mendapatkan refrigeran dalam fase gas panas lanjut. Kompresor akan
bekerja lebih ringan dan aman apabila refrigeran yang masuk ke dalam
kompresor sudah benar-benar dalam fase gas panas lanjut.
Siklus kompresi uap dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut bila
digambarkan dalam diagram T-s seperti terlihat pada Gambar 2.4.

T

2
2'

Suhu

3'
3

1
4

Entropi

1'

s

Gambar 2.4 Siklus Mesin Pendingin Kompresi Uap dengan Pemanasan Lanjut
dan Pendinginan Lanjut (T-s Diagram).

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15

Urutan proses-proses pada Gambar 2.4 sebagai berikut :
a. Proses (1 – 2)
Kompresi adiabatic dan reversible dari tekanan rendah (tekanan evaporator)
menuju tekanan tinggi (kondensor).
b. Proses (2 – 3)
Pelepasan kalor reversible pada tekanan konstan menyebabkan penurunan
suhu gas panas lanjut, pengembunan sampai pada kondisi pendinginan lanjut.
c. Proses (3 – 4)
Ekspansi tidak reversible atau isentalpik (pada entalpi konstan) dari tekanan
tinggi ke tekanan rendah (tekanan pada evaporator).
d. Proses (4 – 1)
Evaporasi (penyerapan kalor) ishotermis, penambahan kalor reversible pada
tekanan tetap yang menyebabkan penguapan menuju uap panas lanjut karena
adanya proses pemanasan lanjut.

2.1.4 Perpindahan Panas
Proses perpindahan panas atau perpindahan kalor dapat terjadi karena
perbedaan suhu antara 2 media. Proses perpindahan panas atau perpindahan kalor
biasanya bergerak dari suhu yang tinggi berpindah pada suhu yang lebih rendah.
Secara umum perpidahan kalor dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu :
a. Perpindahan kalor secara konduksi
b. Perpindahan kalor secara konveksi
c. Perpindahan kalor secara radiasi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
16

Gambar 2.5. Macam-Macam Perpindahan Panas.
http://adrisonsutanmantari.blogspot.com/2013_03_01_archive.html

2.1.4.1 Perpindahan Panas secara Konduksi
Perpindahan panas secara konduksi adalah perpindahan panas tanpa disertai
zat perantaranya. Biasanya perpindahan panas dengan cara seperti ini dapat
berlangsung pada benda cair, padat dan gas. Pada Gambar 2.6 memperlihatkan
perpindahkan panas secara konduksi.

Gambar 2.6 Perpindahan Panas secara Konduksi.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17

Laju perpindahan kalor konduksi dapat dihitung dengan persamaan Fourier
yang dinyatakan dengan persamaan (2.1).

= − .

.

(2.1)

pada persamaan (2.1) :
q

: laju perpindahan panas (W)

k

: konduktifitas thermal pada bahan (W/m.°C)

A

: luas permukaan yang tegak lurus aliran kalor (m2)
: gradien suhu perpindahan kalor (°C/m)

Perpindahan kalor pada persamaan (2.1) bernilai minus (-) dikarenakan suhu
selalu berpindah ke yang lebih rendah.
Contoh perpindahan panas secara konduksi adalah sebagai berikut :
a. Sendok yang terbuat dari logam dimasukan kedalam gelas yang berisi air
panas lama kelamaan ujung sendok ikut menjadi panas.
b. Sebatang besi yang ujungnya dipanasi dengan api, lama kelamaan ujung yang
satunya akan ikut menjadi panas (Gambar 2.7)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
18

2 Contoh Perpindahan Panas Secara Kondu
duksi.
Gambar 2.7
http://adrisons
nsutanmantari.blogspot.com/2013_03_01_arch
chive.html

2.1.4.2 Perpindahan
an Panas secara Konveksi
Pada Gambar 2.8
2. memperlihatkan perpindahkan panas se
secara konveksi.
Perpindahan panas secara
se
konveksi adalah perpindahan panas yyang disertai zat
perantaranya. Perpind
indahan panas jenis ini terjadi pada fluida yan
ang mengalir (zat
cair dan gas).

Gam
mbar 2.8 Perpindahan Panas secara Konveksi.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
19

Persamaan Newto
ton untuk pendinginan dinyatakan dengan per
ersamaan (2.2).

=

.

.

−

(2.2)

pada persamaan (2.2)
2) :
q

: laju perpinda
dahan panas (W)

h

: koefisien per
erpindahan panas secara konveksi (W/m.°C)

A

: luas penampa
pang permukaan yang bersentuhan dengan flui
luida (m2)

Ts

: suhu permuk
ukaan (°C)

T

: suhu fluidaa yyang mengalir dekat dengan permukaan (°C)
Salah satu contoh
oh perpindahan panas secara konveksi adalahh meratanya
m
panas

dalam air ketika dipan
anaskan (Gambar 2.9).

Gambar 2.9 Contoh Perpindahan Panas Secara Konve
veksi.
http://sadud
uddinmeijer.blogspot.com/p/manajemen-sukse
ses.html
Ada 2 macam per
erpindahan panas secara konveksi, yaitu:
a. Perpindahan pana
nas konveksi bebas (alamiah)
Perpindahan pana
nas ini disebabkan oleh perbedaan suhu dan pperbedaan massa
jenis.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
20

Contoh : besi panas yang dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada sumber
gerakan dari luar yang mengerakan udara.
b. Perpindahan panas konveksi paksa
Perpindahan panas jenis ini berlawanan dengan perpindahan panas konseksi
bebas. Pada perpindahan panas konveksi paksa ini perpindahan panas aliran
gas atau fluida disebabkan adanya tenaga baru dari luar.
Contoh : besi panas dimasukan ke dalam air.

2.1.5 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 yaitu :
a. Beban laten adalah beban yang diterima atau dilepaskan suatu materi karena
adanya perubahan wujud (fase).
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 disini disebut
beban laten dan panas yang diserap disebut dengan panas laten.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
21

b. Beban sensible adalah beban yang diterima atau dilepaskan suatu materi
karena adanya perubahan suhu.
Contoh : air dengan suhu 100°C didinginkan menjadi 0°C (masih dalam
keadaan cair). Beban yang diterima dalam proses itu disebut beban sensible.
Panas yang diterima untuk menurunkan suhu dari 100°C menjadi 0°C disebut
panas sensible.

2.1.6 Proses Perubahan Bentuk/Fase
Proses perubahan bentuk/fase dipengaruhi oleh suhu atau temperature. Pada
mesin pendingin atau mesin kulkas terjadi 2 perubahan bentuk/fase yaitu
perubahan bentuk/fase penguapan (dari cair ke gas) dan perubahan bentuk/fase
pengembunan (dari gas ke cair).

2.1.6.1 Proses Penguapan (evapurasi)
Proses penguapan (evaporasi) adalah suatu proses perubahan bentuk zat dari
cair menjadi gas/uap. Proses penguapan pada mesin pendingin atau mesin kulkas
terjadi di dalam evaporator. Pada saat refigeran mengalir melalui pipa-pipa
evaporator, refigeran berubah fase dari cair menjadi gas. Proses penguapan
memerlukan panas/kalor. Panas/kalor diambil dari lingkungan sekitar dimana
evaporator itu ditempatkan. Pada mesin pendingin air, kalor diambil dari
lingkungan sekitar evaporator yang berupa air.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
22

2.1.6.2 Proses Pengembunan (kondensasi)
Proses pengembunan (kondensasi) adalah proses perubahan bentuk dari zat
gas/uap menjadi zat cair. Proses pengembunan ini merupakan proses perubahan
zat yang melepaskan panas/kalor (eksothermik). Kondensasi terjadi ketika gas/uap
didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga terjadi bila sebuah gas/uap
dikompresi (tekanan ditingkatkan) menjadi cairan, atau mengalami kombinasi dari
pendinginan dan kompresi. Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut
kondensat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengkondensasi uap menjadi
cairan disebut kondensor.
Pada mesin pendingin, proses pengembunan (kondensasi) berlangsung di
dalam kondensor. Pada kondensor gas/uap panas lanjut diubah kondisinya
menjadi cair jenuh. Panas/kalor yang dilepas dari refigeran dibuang keluar dari
kondensor ke lingkungan sekitar. Pada umumnya lingkungan sekitar kondensor
adalah udara. Sehingga udara di sekitar memiliki suhu yang lebih tinggi
dibandingkan suhu kondensor.

2.1.7

Rumus Perhitungan Karakteristik pada Mesin Pendingin dengan

Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut
Untuk menganalisa mesin pendingin atau mesin kulkas, perlu diketahui
beberapa hal :
a. kerja kompresor persatuan massa refrigeran.
b. energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran.
c. energi yang diserap evaporator persatuan massa refrigeran.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
23

d. COP (Coefficient Of Performance) mesin pendingin.
a. Kerja kompresor persatuan massa refrigeran.
Besarnya kerja kompresi dalam tiap satuan massa refrigeran dinyatakan
dengan persamaan (2.3).

= 2 − 1`

(2.3)

pada persamaan (2.3) :
Wk

: besarnya kerja kompresor (kJ/kg)

h1`

: entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)

h2

: entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

b. Energi kalor yang dilepas kondensor persatuan massa refrigeran.
Besarnya kalor dalam tiap satuan massa refrigeran yang dilepas oleh
kondensor dinyatakan dengan persamaan (2.4).

= 2− 3

pada persamaan (2.4) :
Qk

: besarnya kalor yang dilepas kondensor (kJ/kg)

h3

: entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)

h2

: entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

(2.4)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
24

c. Energi yang diserap evaporator perasatuan massa refrigeran.
Besarnya panas/kalor persatuan massa refrigeran yang diserap oleh evaporator
dapat dihitung dengan dengan persamaan (2.5).

= 1` − 4

(2.5)

pada persamaan (2.5) :
Qe

: besarnya kerja kompresor (kJ/kg)

h1`

: entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)

h4

: entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

d. COP (Coefficient Of Performance) mesin pendingin.
Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh mesin pendingin atau mesin kulkas,
maka semakin baik mesin pendingin atau mesin kulkas itu. COP adalah
perbandingan antara Qe dengan Wk. Besarnya COP (Coefficient Of Performance)
dapat dihitung dengan persamaan (2.6).

=
=

`
`
!"
#$

(2.6)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
25

pada persamaan (2.6) :
h1

: entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)

h2

: entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

h4

: entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

h1`

: entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)
Nilai entalpi disetiap keadaan 1, 2, 3 dan 4 dapat diperoleh dari digram p – h

untuk refrigeran yang dipergunakan pada mesin pendingin.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
26

Gamb
mbar 2.10 Grafik P-h Untuk Refrigeran R-134a
4a
http://www.engr.siu.edu

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
27

2.2

Kajian Pustaka
Tujuan penelitian “Efek Beban Pendinginan Terhadap Performa Sistem mesin

Pendingin” oleh Khairil Anwar tahun (2009) adalah mengetahui efek beban
pendingin terhada kinerja sistem mesin pendingin meliti kapasitas refrigerasi ,
daya kompresi, koefisien prestasi (COP) dan waktu pendinginan dalam suatu
ruang

pendingin.

Metodologi

yang

digunakan

adalah

dengan

metode

eksperimental dengan variasi beban pendingin variasi beban dilakukan dengan
memasang lampu didalam ruangan pendinginan (cold box) dengan daya yang
berbeda. Mesin pendingin yang digunakan adalah mesin refrigerasi HRP focus
model 802 menggunakan refrigeran R-134a dengan menggunakan alat ukur
termokopel dan thermometer infrared. Cold box berupa kotak plastic polypropyle
berukuran 55 x 55 x 56 cm dengan dudukan 2 buah lampu. Kesimpulan yang
didapat dari percobaan tersebut adalah (1) waktu pendinginan akan semakin lama
untuk setiap peningkatan beban pendinginan, (2) hubungan antara beban
pendingin dengan COP sistem membentuk kurva parabolic, dimana posisi COP
terbesar terdapat pada beban 200 wat dan selanjutnya COP sistem akan berangsur
menalami penurunan, (3) kenaikan kapasitas refrigerasi dan daya kompresor
terjadi seiring dengan penambahan beban pendingin.
Tujuan penelitian dengan judul “ Efek Temperatur Pipa Kapiler Terhadap
Kinerja Mesin Pendingin” oleh Khairil Anwar Jurusan, Effendy Arif dan Wahyu
(2009) adalah mendapatkan efek temperature pipa kapiler teradap kapasitas
refrigerasi serta performa sistem mesin pendingin. Metodologi penelitian yang
digunakan adalah metode eksperimental dengan variasi temperatur pada pipa

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
28

kapiler. Variasi temperature diperoleh dengan mendinginkan pipa kapiler di dalam
frezzer dari mesin pendingin lain (refrigerator) melalui pengaturan thermostat.
Mesin pendingin yang digunakan adalah mesin refrigerasi HRP focus model 802
menggunakan refrigeran R-134a beserta alat ukurnya. Kesimpulan yang didapat
dalam eksperimen tersebut adalah temperatur pipa kapiler melalui proses
pendinginan, memberikan pengaruh

terhadap kondisi refrigeran dalam siklus

mesin pendingin, dalam hal ini adalah nilai entalpi. Pendinginan tersebut
menyebabkan titik entalpi pada siklus bergeser ke arah kiri (semakin kecil),
terutama pada bagian keluar dari pipa kapiler atau sebelum masuk ke evaporator
hal ini akan berdampak pada kapasitas refrigerasi sistem mesin pendingin yang
diuji. Semakin rendah temperature pendinginan, maka kapasitas refrigerasi akan
mengalami kenaikan. Untuk COP, diperoleh temperature optimal dari pipa kapiler
yaitu temperature pendinginan pada yang paling rendah (posisi thermostat 7, ±-20
C) dengan nilai COP yang dihasilkan sebesar 2.71.
Penelitian dengan judul
Patabang bertujuan untuk

“Efek Udara di dalam Refrigerasi” oleh Daud
menentukan efek udara dalam sistem refrigerasi

terhadap koefisien performansi dari mesin refrigerasi. Manfaat dari peneletian ini
adalah memberikan informasi ilmiah tentang efek udara dalam sistem refrigerasi
yang akan mempengaruhi koefisien performansi dari suatu mesin refrigerasi.
Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah unit refrigerasi R 633
dengan refrigerant R 141b, dengan spesifikasi kompresor hermetik ½ HP,
kondensor dengan cooling area 0,032 m2, evaporator flooded type cooling area
0,032 m2, dan katub ekspansi float operated needle valve. Sedangkan alat ukur

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
29

yang digunakan adalah pressure gauge, thermometer, dan flow meter. Kesimpulan
yang didapat dari penelitian tersebut adalah pada kedua pengujian didapatkan
bahwa dengan adanya udara di dalam sistem membuktikan adanya penurunan
prestasi sistem refrigerasi sekitar 37%, dan meningkatkan kerja kompressi sebesar
40% yang berarti jumlah energy yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor
meningkat 40%.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
30

BAB III
PEMBUATAN ALAT

3.1 Diagram Alir Pembuatan Alat
Pelaksanaan pembuatan mesin kulkas dan perhitungan nilai Wk, Qk, Qe dan
COP dilakukan dengan melihat diagram alir pada Gambar 3.1.
Mulai
Perancangan Mesin Pendingin
Persiapan Komponen-Komponen Mesin Pendingin
Penyambungan Rangka Mesin Pendingin
Perakitan Komponen-Komponen Mesin Pendingin
Penvakuman Mesin Pendingin
Perbaikan

Pengisian Refrigeran R-134a

Mesin Tidak
Baik

Uji
Coba

Mesin Baik
Pengambilan Data T1, T2, T3, T4, T5, P1 dan P2
Mendapatkan h1, h2, h3 dan h4
Perhitungan Wk, Qk, Qe, dan COP
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Pembuatan Mesin Pendingin.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
31

3.2 Komponen-Komponen Pembuatan Mesin Pendingin dan Peralatan
Pendukung Pembuatan Mesin Pendingin
Komponen-komponen yang ada dalam pembuatan mesin pendingin dengan
pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut adalah :
a. Kompresor
Kompresor adalah bagian dari mesin pendingin yang berfungsi menaikan
tekanan. Jenis kompresor yang digunakan adalah kompresor hermetic. Daya
kompresor sebesar 1/6 Hp. Gambar kompresor pada mesin kulkas disajikan pada
Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Kompresor.
http://idkf.bogor.net/yuesbi/e-DU.KU/edukasi.net/Elektro/Kulkas/komponen.html

b. Kondensor
Kondensor pada mesin kulkas ini menggunakan kondensor dengan rangkaian
jumlah pipa U sebanyak 10 buah, diameter pipa 5 mm, dan jarak antar sirip 3,5
cm. Kondensor yang digunakan adalah kondensor jenis pipa dengan
menggunakan sirip. Gambar kondensor pada mesin kulkas dapat dilihat pada
Gambar 3.3.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTIND