Mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada siklus kompresi uap.

i

PENDINGINAN LANJUT PADA SIKLUS KOMPRESI UAP

TUGAS AKHIR

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

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

DANIEL FEBRIANTO SULISTYO PUTRA NIM : 085214037

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

ii

AND SUB-COOLING THE VAPOR COMPRESSION CYCLE

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement to obtain the SarjanaTeknik degree

Mechanical Engineering Study Program Mechanical Engineering Department

by

DANIEL FEBRIANTO SULISTYO PUTRA Student Number:085214037

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2013

vi

Seiring dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya taraf hidup, mesin pendingin semakin banyak dimanfaatkan. Mesin pendingin dapat berfungsi sebagai : refrigerator, freezer, air conditioner (AC). Mengingat peranan dan pentingnya mesin pendingin secara umum, maka diperlukan pengetahuan tentang pembuatan dan pengembangan mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. Tujuan dari pembuatanan mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut yaitu dapat membuat mesin pendingin skala rumah tangga dengan mempergunakan siklus kompresi uap, menghitung kerja kompresor, laju aliran kalor yang diserap evaporator, laju aliran kalor yang dilepas kondensor serta mengetahui COP mesin pendingin.

Mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada siklus kompresi uap memiliki komponen utama yaitu kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator dan filter. Model mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut ini yaitu dengan cara melilitkan pipa kapiler keluar kondensor dengan bagian evaporator. Data yang diambil dalam pengujian mesin pendingin adalah tekanan kerja, suhu di setiap bagian pipa keluar komponen mesin pendingin dan suhu air.

Dari mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dapat diperoleh hasil berupa kerja kompresor (Win), panas yang diserap evaporator (Qin), panas yang dilepas kondensor (Qout), dan COP (Coefficient of

Perfomance) dari mesin pendingin. Mesin pendingin yang telah dibuat mampu mendinginkan air sebanyak 3 liter dalam waktu 220 menit dengan suhu air awal sebesar 25,1°C menjadi sebesar 2 °C. Kerja kompresor terendah yang didapat sebesar 26,75 kJ/kg dan tertinggi sebesar 39,54 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 33,145 kJ/kg. Panas yang dilepas kondensor terendah sebesar 167,47 kJ/kg dan tertinggi sebesar 193,06 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 186,661 kJ/kg. Panas yang dihisap evaporator terendah sebesar 194,22 kJ/kg dan tertinggi sebesar 200,04 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 198,57 kJ/kg. COP terendah sebesar 4,571 dan COP terendah sebesar 5,00 dan COP tertinggi sebesar 7,26 sedangkan COP rata-rata dari mesin pendingin sebesar 6,06.

Kata Kunci : Mesin pendingin, siklus kompresi uap, COP , pemanasan lanjut, pendinginan lanjut.

viii

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan lancar dan baik.

Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin sebagai syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir dan Dosen pembimbing akademik.

3. Kepala Laboratorium Konversi Energi, Doddy Purwadianto, S.T., untuk dukungan dan saran yang penulis dapatkan.

4. Marihot Susianto dan Ibu Sulistyani Mulatsih selaku orang tua penulis dan keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir. 5. Meyka Ulandari AM.Keb. yang dengan kebaikan dan kerendahan hati selalu

memberikan nasihat dan dukungan moral pada penulis.

6. Leo Landung Panggalih, Wedha Aji Laksana, dan Herman Perdana yang telah membantu dalam proses pengambilan data.

7. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala bantuanya.

x

HALAMAN JUDUL ………...………... i

TITLE PAGE ………...………...……... ii

HALAMAN PENGESAHAN ………...…....………... iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI ……….……...………... iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v

INTISARI ………..………... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

KATA PENGANTAR ………...………...………... viii

DAFTAR ISI ………...…...………..…...………... x

ISTILAH PENTING ………..………... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xv

BAB I PENDAHULUAN ……...………... 1

1.1 Latar Belakang .………....………... 1

1.2 Tujuan ...………... 2

1.3 Batasan Masalah ..………... 3

1.4 Manfaat Pelaksanaan Tugas Akhir ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DASAR TEORI ...…….…………... 4

2.1 Definisi Mesin Pendingin ...………... 4

2.2 Bahan Pendingin (Refrigeran) ...……... 7

2.3 Sistem Refrigerasi ... 12

2.4 Siklus Kompresi Uap ...………... 13

2.5 Perpindahan Panas ...……....…... 16

xi

2.5.3 Perpindahan Kalor Radiasi ... 20

2.6 Beban Pendinginan ...…………...…... 22

2.7 Proses Perubahan Fase ... 23

2.7.1 Proses Pengembunan (Kondensasi) ... 23

2.7.2 Proses Penguapan (Evaporasi) ... 24

2.8 Rumus Perhitungan ... 24

2.9 Isolator ... 28

2.10 Pendinginan Lanjut ... 28

2.11 Pemanasan lanjut ... 29

BAB III PEMBUATAN ALAT ...……….……...…… 31

3.1 Komponen-Komponen Mesin Pendingin ...……...…... 31

3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat ...…...…... 36

3.3 Pembuatan Mesin Pendingin ………... 42

3.4 Cara Pengambilan Data ...………...….………...…... 47

3.5 Cara Pengolahan Data ...……...………...….. 49

3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan ... 50

BAB IV HASIL PENGAMBILAN DATA DAN PERHITUNGAN .... 51

4.1 Data Hasil Percobaan ………...………...……...…….. 51

4.2 Pengolahan Data Dan Perhitungan ………...…...………... 52

4.3 Pembahasan ………...…...………... 57

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..………...…….. 62

5.1 Kesimpulan ……...………...………….... 62

5.2 Saran ……...……...……...………... 63

DAFTAR PUSTAKA ... 64

xii

ISTILAH PENTING

Simbol Keterangan

Q laju perpindahan panas (W)

gradien suhu perpindahan panas(-K/m)

k konduktifitas thermal bahan (W/m.K)

A luas bidang penampang benda (m²)

Ts temperatur permukaan (K)

T∞ temperatur fluida yang mengalir dekat permukaan (K)

h Entalpi (kJ/kg)

Wk Kerja kompresor (kJ/kg)

Qc Panas yang dilepas kondenser (kJ/kg)

Qe Panas yang diserap evaporator (kJ/kg)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Siklus Kompresi Uap ...………...…...… 14

Gambar 2.2 Diagram P-h Siklus Kompresi Uap ...…..… 15

Gambar 2.3 Diagram T-s Siklus Kompresi Uap ...…...… 16

Gambar 2.4 Perpindahan Panas Konduksi ...….…... 17

Gambar 2.5 Perpindahan Panas Konveksi ...….…... 18

Gambar 2.6 Perpindahan Kalor Radiasi ... 20

Gambar 2.7 Perpindahan Kalor Radiasi ... 21

Gambar 2.8 Grafik P-h Untuk Refigeran 134a ...…... 27

Gambar 2.9 Diagram P-h Pemanasan Lanjut ...….. 29

Gambar 2.10 Skema Mesin Pendingin Dengan Proses Pendinginan Lanjut Pemanasan Lnjut ... 30

Gambar 3.1 Kompresor ... 31

Gambar 3.2 Kondensor ...….. 32

Gambar 3.3 Pipa kapiler ...….. 33

Gambar 3.4.a Pipa kapiler Dililitkan ...….. 34

Gambar 3.4.b Pipa kapiler Diisolasi ...….. 34

Gambar 3.5 Evaporator ...….. 35

Gambar 3.6 Filter ...….. 35

Gambar 3.7 Tube Cutter...….. 36

Gambar 3.8 Pelebar Pipa...….. 37

Gambar 3.9 Tang...….. 37

Gambar 3.10 Pompa Vakum...….. 38

Gambar 3.11 Manifold Tekanan Tinggi...….. 39

Gambar 3.12 Manifold Tekanan Rendah...….. 39

Gambar 3.13 Alat Las ...….. 40

Gambar 3.14 Bahan Las ...….. 41

xiv

Gambar 3.17 Proses Pemvakuman ...….. 45

Gambar 3.18 Proses Pengisian Refigeran ...….. 46

Gambar 3.19 Posisi Pengukuran ...….. 47

Gambar 3.20 Termometer Digital ...….. 48

Gambar 3.21 Proses Pengambilan Data ...….. 49

Gambar 4.1 Posisi Pengukuran ... 52

Gambar 4.2 Proses Siklus Kompresi Uap ... 53

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Kerja Kompresor Dengan Waktu ... 58

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Panas Dilepas Kondensor Dengan Waktu .... 59

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Panas Diserap Evaporator Dengan Waktu .... 60

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data Hasil Percobaan ...….…... 51 Tabel 4.2. Data Nilai h Dalam Satuan Btu/lb ...….…... 53 Tabel 4.3. Nilai h dalam satuan kJ/kg ... 54 Tabel 4.4.Nilai kerja komppresor, laju aliran kalor yang dilepas kondensor, laju aliran yang diterima evaporator dan COP ... 57

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Seiring dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya taraf hidup, mesin pendingin semakin banyak dimanfaatkan. Hampir di setiap tempat, banyak di temui mesin-mesin pendingin. Seperti yang sering kita jumpai di dalam rumah tangga, di tempat-tempat hiburan, di mall, di berbagai alat transportasi, dan lain sebagainya. Beberapa jenis mesin pendingin dapat dilihat dari fungsinya. Ada mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan udara, membekukan, dan ada juga mesin pendingin yang dipergunakan untuk sistem pengkondisian udara. Contoh mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan dan membekukan adalah : freezer, kulkas, ice maker, showcase, dispenser, cold storage dan lain-lain. Dan contoh mesin pendingin yang digunakan untuk pengkondisian udara seperti AC, water chiller dan lain sebagainya. Semua contoh mesin pendingin tersebut hampir sebagian besar menggunakan mesin pendingin siklus kompresi uap.

Mesin Pembeku ( freezer, ice maker, cold storage) digunakan untuk membekukan bahan yang ada di dalamnya. Dalam keadaan beku, bahan-bahan makanan ataupun buah-buahan akan lebih awet dalam waktu yang relatif lama, bahkan hingga hitungan bulan. Jarak yang jauh dan waktu tempuh yang lama bukan lagi menjadi halangan dalam pengiriman bahan-bahan makanan untuk

mencukupi kebutuhan manusia. Dengan demikian, mesin pembeku dapat sangat membantu dalam hal pengiriman suatu bahan makanan ataupun buah-buahan dari suatu tempat ke tempat lain.

Mesin pendingin memiliki peran yang cukup penting dalam kehidupan rumah tangga, industri, sarana transportasi, sarana olahraga, dan hiburan. Mengingat pentingnya peranan mesin pendingin bagi masyarakat di saat sekarang ini, maka penulis berkeinginan untuk mempelajari, memahami, dan mengenal kerja mesin pendingin, Dengan cara membuat mesin pendingin dan mengetahui karakteristiknya diharapkan penulis dapat memahami sistem suatu mesin pendingin tersebut, meskipun dengan kapasitas ukuran skala rumah tangga.

1.2Tujuan

Adapun tujuan pembuatan alat dari tugas akhir ini adalah :

a. Dapat membuat mesin pendingin skala rumah tangga dengan mempergunakan siklus kompresi uap yang di sertai pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut.

b. Menghitung kerja kompresor, laju aliran kalor yang diserap evaporator dan laju aliran kalor yang di lepas kondensor dari mesin pendingin.

1.3Batasan Masalah

Batasan penulisan tugas akhir ini hanya pada masalah mesin pendingin siklus kompresi uap. Batasan permasalahan tersebut antara lain :

a. Refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin adalah R134a

b. Komponen mesin pendingin terdiri dari komponen utama seperti:

kompresor, kondensor, pipa kapiler, filter, evaporator, dan tempat untuk membekukan air (berbentuk tabung).

c. Karakteristik mesin pendingin yang digunakan untuk menghitung COP didasarkan pada kondisi ideal kerja siklus kompresi uap dan siklus mesin pendingin dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut dari mesin pendingin yang dibuat.

1.4Manfaat Pelaksanaan

Manfaat pelaksanaan tugas akhir bagi penulis adalah:

a. Mampu memahami karaktristik mesin pendingin dengan siklus kompresi uap.

b. Mampu mempunyai pengalaman dalam pembuatan mesin pendingin dengan siklus kompresi uap untuk ukuran rumah tangga.

c. Dapat dipergunakan sebagai referensi atau tolok ukur bagi orang lain yang ingin membuat mesin pendingin.

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Definisi Mesin Pendingin

Mesin pendingin atau yang disebut juga dengan refrigerator adalah suatu mesin yang di dalamnya terjadi siklus dari bahan pendingin sehingga terjadi perubahan panas dan tekanan. Perubahan panas dan tekanan terjadi pada siklus dari kerja mesin pendingin. Mesin pendingin menggunakan bahan pendingin (refrigeran) yang bersirkulasi menyerap panas dan melepaskan panas, serta terjadi perubahan tekanan rendah menjadi tekanan tinggi. Sirkulasi tersebut berulang secara terus menerus. Dalam sistem mesin pendingin jumlah refrrigeran yang digunakan adalah tetap, yang berubah adalah bentuknya. Komponen utama mesin pendingin merupakan bagian yang dialiri bahan pendingin, terdiri dari :

1. Kompresor

Kompresor adalah suatu alat dalam mesin pendingin yang cara kerjanya dinamis atau bergerak. Kompresor merupakan bagian terpenting didalam mesin pendingin. Kompresor bekerja menghisap sekaligus memompa bahan pendingin sehingga terjadi sirkulasi (perputaran) yang mengalir ke pipa‐pipa mesin pendingin. Kompresor yang sering dipakai pada mesin pendingin adalah jenis hermetik. Kontruksi dari kompresor

jenis ini menempatkan motor listrik dengan komponen mekanik ada dalam satu rumah.

2. Evaporator

Evaporator adalah suatu tempat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Proses penguapanya memerlukan panas, panas diambil dari lingkungan sekitar evaporator (air di sekitar evaporator). Evaporator berbentuk jaringan atau pipa yang dikonstruksi sedemikian rupa. Pipa evaporator ada yang terbuat dari bahan tembaga, besi, alumanium atau kuningan. Namun kebanyakan terbuat dari alumanium dan besi. Kerusakan yang sering dijumpai pada evaporator adalah kebocoran pipa. Hampir semua kerusakan terjadi karena kebocoran sehingga mesin pendingin tidak mampu mendinginkan (ruang pendingin). Jenis evaporator yang banyak digunakan pada mesin pendingin adalah jenis permukaan datar, pipa-pipa dan pipa dengan sirip-sirip.

3. Kondensor

Kondensor adalah suatu alat untuk merubah fase bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair, pada saat terjadinya perubahan fase tersebut panas dikeluarkan oleh kondensor. Bahan pendingin saat keluar kompresor mempunyai suhu dan tekanan tinggi. Panasnya dikeluarkan melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari kehilangan panas, bahan pendingin didinginkan awalnya menjadi gas jenuh kemudian mengembun berubah menjadi cair. Kondensor yang sering

dipakai pada mesin pendingin kapasitas kecil adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa-pipa dengan sirip-sirip. 4. Filter

Filter (saringan) berguna menyaring kotoran yang mungkin terbawa aliran bahan pendingin selama melakukan sirkulasi. Sehingga tidak masuk ke dalam kompresor dan pipa kapiler. Selain itu, bahan pendingan yang akan disalurkan pada proses berikutnya lebih bersih sehingga dapat menyerap kalor lebih maksimal. Bentuk dari alat ini ialah berupa tabung kecil dengan diameter antara 10 - 20 mm, sedangkan panjangnya tak kurang dari 8 - 15 cm.

5. Pipa kapiler

Pipa kapiler adalah salah satu alat ekspansi. Alat ekspansi ini mempunyai dua kegunaan yaitu untuk menurunkan tekanan refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke evaporator. Pipa kapiler merupakan suatu pipa pada mesin pendingin yang mempunyai diameter yang paling kecil jika dibandingkan dengan pipa‐pipa lainnya. Jika pada evaporator pipanya mempunyai diameter 8 mm, maka untuk pipa kapiler berdiameter 1,7 mm. Fungsi pipa kapiler yaitu menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa. Kerusakan mesin pendingin paling banyak dijumpai pada pipa kapiler yaitu terjadi bocor dan tersumbat.

2.2. Bahan Pendingin (Refrigeran)

Untuk terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan yang mudah dirubah bentuknya dari gas menjadi cair atau sebaliknya, bahan tersebut adalah bahan pendingi (refrigeran). Refrigeran yaitu fluida atau zat pendingin yang memegang peranan penting dalam sistem pendingin. Refrigeran digunakan untuk menyerap panas melalui perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi). Refrigeran dapat dikatakan sebagai pemindah panas dalam sistem pendingin. Refrigeran mengalami beberapa proses atau perubahan fase (cair dan uap), yaitu refrigeran yang mula-mula pada keadaan awal (cair) setelah melalui beberapa proses akan kembali ke keadaan awalnya.

Secara umum Refrigeran dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu: 1. Refrigeran primer

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

a. Udara

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

b. Amoniak (NH 3)

Amonia adalah satu-satunya refrigeran selain kelompok

fluorocarbon yang masih digunakan sampai saat ini. Walaupun amuniakberacun dan kadang-kadang mudah terbakar atau meledak pada kondisi tertentu, namun amuniak biasa digunakan pada instalasi-instalasi suhu rendah pada industri besar.

c. Karbondioksida (CO 2)

Karbondioksida merupakan refrigeran pertama dipakai seperti halnya amoniak. Refrigeran ini kadang-kadang digunakan untuk pembekuan dengan cara sentuhan langsung dengan bahan makanan. Tekanan pengembunannya yang tinggi membatasi penggunaannya hanya pada bagian suhu rendah, untuk suhu tinggi digunakan refrigeran lain.

d. Hidrokarbon

Hidrokarbon merupakan refrigeran paling banyak dipakai pada industri karena harganya murah dan termasuk refrigeran ramah lingkungan. Jenisnya butana, iso butana, propana, propylana, etana dan etylana. Semuanya termasuk bahan yang mudah terbakar dan meledak. Hidrokarbon dapat terbakar bila berada di dalam daerah segitiga api yaitu tersedianya hidrokarbon, udara dan sumber api. Jika salah satu ketiga faktor tersebut tidak terpenuhi maka proses kebakaran tidak akan terjadi.

e. Refrigeran-12

Refrigeran ini biasa dilambangkan R-12 dan mempunyai rumus kimia CCl

2F2 (Dichloro Difluoro Methane). Refrigeran ini merupakan yang paling sering digunakan pada saat ini, terutama digunakan untuk kompresor torak. R-12 mempunyai titik didih -21,6oF (-29,8oC) pada tekanan 1 atm.

f. Refrigeran-22

Refrigeran ini biasa dilambangkan R-22 dan mempunyai rumus kimia CHClF

2. R-22 mempunyai titik didih -41,4 o

F (-40,8oC). Refrigeran ini telah banyak digunakan untuk menggantikan R-12 . g. Refrigeran-134a

Refrigeran ini biasanya dilambangkan R-134a dan mempunyai rumus kimia CH

3CH2F. R-134a mempunyai titik didih-15°F (-26,2°C). Refrigeran ini merupakan alternatif pengganti R-22. R-134a sebagai salah satu alternatif memiliki beberapa properti yang baik, tidak beracun, tidak mudah terbakar dan relatif stabil. R-134a juga memiliki kelemahan di antaranya, tidak bisa dijadikan pengganti R-12 secara langsung tanpa melakukan modifikasi sistem refrigerasi (drop in subtitute), relatif mahal, dan masih memiliki potensi sebagai zat yang dapat menyebabkan efek pemanasan global karena memiliki Global Warming Potential (GWP) yang signifikan. Disamping itu R-134a tidak mengandung

senyawaflor atau chlor sehingga tidak merusak lapisan ozon meskipun terlepas ke atmosfir. Secara khusus sifat dari refrigeran 134a adalah sebagai berikut.

1. Tidak mudah terbakar. 2. Tidak merusak lapisan ozon.

3. Tidak beracun, berwarna dan berbau. 4. Relatif mudah diperoleh.

5. Memiliki kestabilan yang tinggi. 2. Refrigeran sekunder

Refrigeran sekunder adalah fluida yang membawa panas dari bahan yang sedang didinginkan ke evaporator pada sistem refrigerasi. Refrigeran sekunder mengalami perubahan suhu bila menyerap panas dan membebaskannya pada evaporator, tetapi tidak mengalami perubahan fase. Secara teknis air dapat digunakan sebagai refrigeran sekunder, namun yang paling sering digunakan adalah larutan garam (brine) dan larutan anti beku (antifreezes) yang merupakan larutan dengan suhu beku dibawah 0oC. larutan anti beku yang sering digunakan adalah larutan air dan glikol etilen, glikol propilen, atau kalsium klorida. Glikol propilen mempunyai keistimewaan tidak berbahaya bila terkena bahan makanan.

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

1. Hydro fluoro carbon (HFC), merupakan refrigeran baru sebagai alternatif untuk menggantikan posisi freon. Hal ini disebabkan karena refrigeran freon mengandung zat chlor (Cl) yang dapat merusak lapisan ozon. Sedangkan HFC terdiri dari atom-atom hidrogen, fluorine dan karbon tanpa adanya zat chlor (Cl).

2. Hydro cloro fluoro carbon (HCFC), merupakan refrigeran yang terdiri dari hidrogen, klorin, fluorin, dan karbon. Refrigeran ini terkandung jumlah minimal klorin, yang merusak lingkungan karena penipisan lapisan ozon. 3. Cloro fluoro carbon (CFC), merupakan refrigeran yang mengandung

klorin, fluorin dan karbon. Refrigerant ini membawa jumlah kaporit yang tinggi sehingga dikenal sebagai refrigeran yang paling berbahaya untuk kerusak lapisan ozon.

Ditinjau dari berbagai segi pada saat ini pemakaian refrigeran yang umum diusulkan adalah hydro fluoro carbon (HFC) karena beberapa sifat positif yang dimilikinya antara lain sebagai berikut:

1. Tidak beracun, berwarna dan berbau.

2. Bukan termasuk bahan yang mudah terbakar dan meledak. 3. Tidak menyebabkan korosi pada material.

5. Memiliki stuktur kimia yang stabil. 6. Memiliki titik didih yang rendah.

7. Memiliki tekanan kondensasi yang rendah.

8. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi. 9. Memiliki tingkat penguapan yang tinggi.

10. Memiliki kalor laten penguapan yang tinggi.

11. Memiliki harga yang relatif murah dan mudah diperoleh.

2.3. Sistem Refrigerasi

Siklus sistem refrigerasi adalah sebuah kombinasi dari komponen-komponen peralatan dan pemipaan yang disambung dalam urutan yang berurutan untuk menghasilkan efek dingin. Sistem refrigerasi merupakan suatu proses penarikan panas dari suatu benda/ruangan ke lingkungan sehingga temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungannya. Pada dasarnya sistem refrigerasi dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Sistem refrigerasi mekanik

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

a. Siklus Kompresi Uap

c. Kriogenik/refrigerasi temperatur ultra rendah d. Siklus stirling

2. Sistem refrigerasi non mekanik

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

a. Refrigerasi termoelektrik b. Refrigerasi siklus absorbsi c. Refrigerasi steam jet . d. Refrigerasi magnetic e. Heat pipe

2.4. Siklus Kompresi Uap

Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refigerasi, namun yang paling umum digunakan adalah refrigerasi dengan siklus kompresi uap. Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, kondensor dan katup ekspansi. Berikut adalah skema alir siklus kompresi uap pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Skema Siklus Kompresi Uap (sumber : http://4.bp.blogspot.com). Proses dari skema alir siklus kompresi uap (Gambar 2.1.) adalah :

a) 1-2 (Proses kompresi)

Proses ini dilakukan oleh kompresor. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk ke dalam kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur ke luar kompresor pun meningkat.

b) 2-3 (Proses kondensasi)

Proses ini berlangsung di dalam kondensor. Refrigeran yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang panas sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor terjadi pertukaran panas antara refrigeran dengan lingkungannya (udara), sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin yang menyebabkan uap refrigeran mengembun menjadi cair.

c) 3-4 (Proses ekspansi)

Proses ekspansi ini berlangsung di dalam katup ekspansi. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi penurunantekanan dan temperatur. Proses penurunan tekanan terjadi pada katup ekspansi yang berbentuk pipa kapileryang berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan.

d) 4-1 (Proses evaporasi)

Proses ini berlangsung di dalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan diserap oleh cairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigeran berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigeran saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan uap. Selanjutnya, refrigeran kembali masuk ke dalam kompresor dan bersirkulasi lagi. Begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai. Sedangkan untuk diagram dari siklus kompresi uap terdapat dua diagram, yaitu : Diagram P-h (Gambar 2.2.) dan Diagram T-s (Gambar 2.3.)

Gambar 2.2. Diagram P-h Siklus Kompresi Uap (sumber : http://4.bp.blogspot.com).

Siklus kompresi uap pada diagram P-h dan diagram T-s dapat digambarkan seperti pada gambar 2.2 dan 2.3 :

a. 1 – 2 : proses kompresi refrigeran didalam kompresor. b. 2 – 3 : proses kondensasi refrigeran di dalam kondenser. c. 3 – 4 : proses ekspansi refrigeran di dalam katub ekspansi. d. 4 – 1 : proses evaporasi refrigeran di dalam evaporator.

Gambar 2.3. Diagram T-s Siklus Kompresi Uap (sumber : Skripsi Wedha Adji Laksana).

2.5. Perpindahan Panas

Perpindahan panas atau heat transfer adalah ilmu yang mempelajari perpindahan energi sebagai akibat dari adanya perbedaan temperatur diantara dua medium. Misalnya, sesama medium padat atau medium padat dengan fluida. Energi yang berpindah tersebut dinamakan kalor atau panas (heat). Panas akan berpindah dari medium yang bertemperatur lebih tinggi ke medium dengan temperatur yang lebih rendah. Perpindahan ini berlangsung terus sampai terjadi kesetimbangan temperatur di antara kedua medium tersebut. Perpindahan panas

dapat terjadi melalui beberapa mekanisme yaitu : perpindahan secara konduksi, konveksi dan radiasi.

2.5.1. Perpindahan Panas Konduksi

Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas jika panas mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya rendah, dengan media pengantar panas tetap. Perpindahan panas konduksi dapat berlangsung pada benda padat,cair dan gas. Contoh perpindahan panas konduksi adalah besi atau logam yang dipanaskan pada salah satu ujungnya maka ujung lainnya akan terasa panas, seperti pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Perpindahan Panas Konduksi

Persamaan laju umum untuk perpindahan panas dengan cara konduksi dikenal dengan hukum fourier yang dirumuskan sebagai berikut:

Pada persamaan (2.1):

q= laju perpindahan panas (W)

= gradien suhu perpindahan panas (K/m) k = konduktifitas thermal bahan (W/m.K)

A = luas bidang penampang benda, tegak lurus aliran kalor (m²) Nilai minus (-) dalam persamaan menunjukan bahwa panas selalu berpindah ke temperatur yang lebih rendah.

2.5.2. Perpindahan Panas Konveksi

Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat dengan fluida yang mengalir disekitarnya, dengan menggunakan penghantar berupa fluida (cairan atau gas). Contoh perpindahan panas konveksi adalah air yang dipanaskan di panci, air di bagian bawah naik karena massa jenisnya berkurang dan digantikan oleh air yang lebih dingin di atasnya.

Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum newton untuk pendinginan, yang dirumuskan sebagai berikut:

q = h.A(Ts − T∞) ...(2.2) Pada persamaan (2.2) :

q = laju perpindahan panas (W)

h = koefisien perpindahan panas konveksi W/(m².K) A = luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m²) Ts = temperatur permukaan (K)

T∞ = temperatur fluida yang mengalir dekat permukaan (K) Macam-macam konveksi yaitu:

1. Konveksi bebas/konveksi alamiah (free convection/natural convection) Perpindahan panas dimana aliran fluida yang terjadi disebabkan karena adanya perbedaan massa jenis, tanpa adanya alat bantu penggerak aliran fluida.

Contoh: plat panas dibiarkan berada diudara sekitar tanpa ada sumber gerakan dari luar yang menggerakan udara.

2. Konveksi paksa (forced convection)

Perpindahan panas dimana aliran fluida yang terjadi disebabkan karena adanya alat bantu penggerak aliran fluida.

Contoh: plat panas dihembus udara dengan kipas atau blower.

2.5.3. Perpindahan Kalor Radiasi

Selain kalor dapat berpindah secara konduksi dan konveksi, kalor juga dapat berpindah dengan cara radiasi. Berbeda dengan perpindahan kalor secara konduksi dan konveksi, perpindahan kalor seccara radiasi tidak memerlukan media perantara. Jadi perpindahan kalor radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi karena pancaran atau sinar gelombang elektro maknetik tanpa memerlukan medium atau media perantara. Contoh perpindahan kalor secara radiasi dapat dilihat pada Gambar 2.6 dan Gambar 2.7

.

Gambar 2.6 Contoh Perpindahan Kalor Radiasi ( Sumber : http://replikascience.blogspot.com)

Gambar 2.7 Perpindahan Kalor Radiasi.

Gambar 2.6 menunjukkan saat ada sebuah nyala lilin dan telapak tangan didekatkan maka telapak tangan akan terasa panas. Perpindahan kalor yang terjadi antara telapak tangan dan nyala lilin terjadi secara radiasi karena tidak memerlukan medium perantara. Contoh perpindahan kalor secara radiasi lainya dapat dilihat pada Gambar 2.7. Saat seseorang duduk di sebelah api unggun maka perbedaan temperatur antara nyala api, temperatur sekitar dan temperatur tubuh membuat kalor dapat berpindah secara radiasi atau tanpa perantara. Laju perpindahan kalor secara radiasi dapat dirumuskan sebagai berikut.

Q = ε . A . σ ( Ts⁴ - Tsur⁴ ) ...(2.3) Keterangan :

Q = laju perpindahan kalor (W/m.K)

ε = emisivitas ; sifat radiasi pada permukaan A = luas permukaan (m²)

σ = konstanta Stefan-Boltzman (5,67.108 W/m2.K⁴)

Ts⁴ = temperatur absolute permukaan (K⁴) Tsur⁴ = temperatur sekitar (K⁴)

Panas matahari dapat sampai ke bumi juga tanpa adanya perantara atau medium. Jadi proses perpindahan panasnya berlangsung secara radiasi.

2.6. Beban Pendinginan

Beban pendinginan adalah aliran energi dalam bentuk panas yang dihisap evaporator. Kalor yang dihisap evaporator berasal dari benda-benda yang ada di sekitar evaporator.

Jenis beban pendingin dibagi menjadi dua, yaitu: 1. Panas sensible (sensible heat)

Panas sensibel adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu materi sebagai akibat perubahan suhunya. Untuk lebih jelasnya, misalkan mendinginkan air dari 100°C sampai mejadi es 0°C. Panas yang diserap dari air mulai dari 100°C menjadi 0°C (masih tetap air) disebut beban sensible.

2. Panas laten (latent heat)

Panas laten adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu materi karena adanya perubahan fase. Misalkan Jika air yang suhunya sudah 0°C didinginkan lagi hingga akhirnya menjadi es, pada saat suhu 0°C tidak terjadi perubahan suhu tetapi perubahan fase. Panas yang diserap di sini disebut panas laten.

2.7. Proses Perubahan Fase

Secara umum proses perubahan fase dapat berlangsung karena adanya pengaruh temperatur. Perubahan fase banyak terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya perubahan cair ke padat, gas ke cair, padat ke gas dan lain sebagainya. Namun dalam suatu sistem mesin pendingin hanya berlangsung dua perubahan fase yaitu pengembunan ( gas ke cair) dan penguapan (cair ke gas).

2.7.1. Proses Pengembunan (kondensasi)

Pengembunan adalah proses berubahnya fase zat dari uap menjadi cair. Pada mesin pendingin proses pengembunan berlangsung di kondensor. Uap panas lanjut diubah menjadi cair jenuh. Pada saat proses pengembunan, terjadi pelepasan panas. Panas refrigeran dibuang keluar dari kondensor ke lingkungan sekitar (udara luar).

2.7.2. Proses Penguapan (evaporasi)

Penguapan berarti berubahnya fase zat dari cair menjadi uap. Pada mesin pendingin proses penguapan terjadi di evaporator. Pada saat mengalir di pipa evaporator, refrigeran berubah fase dari cair menjadi gas. Pada proses penguapan diperlukan panas. Panas diambil dari lingkungan di sekitar evaporator (media yang didinginkan berupa air). Karena air diambil panasnya maka air berubah wujudnya menjadi es.

2.8. Rumus –Rumus Perhitungan

Dalam analisa unjuk kerja mesin pendingin diperlukan beberapa rumusan perhitungan, antara lain sebagai berikut :

1) Kerja Kompresor

Besarnya kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

Win = h2– h1 ...………..(2.4) Pada persamaan (2.4):

Win = besarnya kerja kompresor (kJ/kg)

h1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) h2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

2) Laju Aliran Kalor Yang Dilepas Kondensor

Besarnya panas per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat dihitung dengan persamaan :

Qout = h2 – h3 ...(2.5) Pada persamaan (2.5):

Qout = besarnya panas dilepas di kondensor (kJ/kg) h1 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg) h3 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg) 3) Laju Aliran Yang Diserap Evaporator

Besarnya panas per satuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat dihitung dengan persamaan :

Qin = h1 – h4 ...……(2.6) Pada persamaan (2.6):

Qin = besarnya panas yang diserap di evaporator (kJ/kg) h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg) h4 = entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg) 4) COP (Coefficient Of Performance)

COP dipergunakan untuk menyatakan perfoma (unjuk kerja) dari siklus refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin refrigerasi maka akan semakin baik mesin refrigerasi tersebut. COP tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan antara besarnya panas yang diserap evaporator (h1 – h4) dengan kerja spesifik kompresor (h2 – h1) dirumuskan sebagai berikut :

...……...(2.7) Pada persamaan (2.7):

h1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) h2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg) h4 = entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

Dengan bantuan diagram tekanan-entalpi, besaran yang penting seperti kerja kompresor, kerja kondensor, kerja evaporator dan COP dalam siklus kompresi uap standar di atas dapat diketahui. Dalam penggunaan diagram entalpi-tekanan tergantung jenis bahan pendingin (refrigeran) yang dipakai. Untuk diagram tekanan-entalpi pada jenis refrigeran 134a dapat dilihat pada Gambar 2.8.

2.9 Isolator

Isolator adalah bahan yang dipergunkan untuk mencegah keluarnya kalor dari pipa kapiler menuju evaporator. Isolator yang baik harus memiliki sifat tidak mudah menghantarkan termal atau memiliki nilai konduktivitas termal yang rendah. Isolator dalam kehidupan sehari-hari ada yang memiliki sifat tahan suhu panas dan ada juga isolator yang tahan terhadap suhu dingin. Pada persoalan mesin pendingin ini dipilih isolator gabus karena gabus tahan terhadap suhu dingin. Sifat-sifat gabus adalah sebagai berikut:

a. Memiliki massa jenis = 9 (kg/m3) b. Memiliki kalor jenis = 1,45 (J/kg oC)

c. Memiliki nilai konduktivitas termal bahan = 0,033 (W/m oC)

2.10 Pendinginan Lanjut

Pendinginan lanjut adalah proses untuk mengkondisikan agar freon (refrigeran) yang keluar dari kondenser benar-benar dalam kondisi cair. Proses pengkondisian ini diperlukan agar ketika freon (refrigeran) masuk ke dalam pipa kapiler tidak bercampur dengan gas dan menimbulkan masalah pada sistem pendingin. Jika freon dalam kondisi cair, maka akan memudahkan freon mengalir di dalam pipa kapiler. Secara teoritis, proses pendinginan lanjut akan memperbesar nilai COP suatu mesin pendingin.

2.11 Pemanasan Lanjut

Proses pemanasan lanjut adalah proses untuk mengkondisikan agar freon yang keluar dari evaporator dalam kondisi benar-benar berbentuk gas. Dengan adanya proses pemanasan lanjut, maka freon tidak akan dalam kondisi campuran antara gas dan cair sehingga secara teoritis dapat menaikan nilai COP. Pemanasan lanjut dapat terjadi pada dua bagian yaitu evaporator (hal ini akan meningkatkan efek pendinginan) dan pipa isap diluar evaporator. Pada bagian luar pipa isap evaporator ada dua kemungkinan, yang pertama di dalam ruang yang didinginkan (akan membantu penyerapan kalor) dan yang kedua di luar ruang yang didinginkan (tidak menguntungkan). Jika terjadi pemanasan lanjut maka volume spesifik uap bertambah besar sehingga nilai Qin (beban pendinginan) bertambah dan RE bertambah. Selain itu, dengan adanya pemanasan lanjut maka akan merubah nilai kerja kompresor atau Win. Gambar 2.9 memperlihatkan diagram P-h untuk sebuah sistem pendingin dengan pemanasan lanjut :

Gambar 2.9 Diagram P-h Pendinginan Lanjut dan Pemanasan Lanjut.

Skema dari mesin pendingin dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Skema Mesin Pendingin Dengan Proses Pendinginan Lanjut Pemanasan Lnjut.

Dari Gambar 2.10 dapat dilihat bahwa pada bagian yang diberi tanda huruf A adalah pipa kapiler yang keluar dari kondensor kemudian dililitkan ke saluran masuk kompresor. Hal ini berguna untuk memanfaatkan kalor yang ada pada saluran keluar kondensor untuk memanasi saluran masuk kompresor. Dengan demikian pemanasan lanjut pada skema mesin pendingin ini dapat membuat refigeran yang masuk ke dalam kompresor benar-benar dalam wujud gas.

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1 Komponen-Komponen Mesin Pendingin

a) Kompresor

Pada alat mesin pendingin yang dibuat menggunakan kompresor merek Tecumseh dengan daya 1/8 PK. Kompresor dengan jenis ini dapat dibeli di pasaran. Gambar 3.1 memperlihatkan kompresor yang digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin :

Gambar 3.1 Kompresor.

b)Kondensor

Kondensor yang digunakan dalam pembuatan mesin pendingin adalah jenis pipa dengan jari-jari penguat. Panjang kondensor 70 cm dan

lebar 25 cm dengan diameter pipa 5 mm. Jarak antar sirip 5 mm. Berikut Gambar 3.2 memperlihatkan kondensor yang digunakan :

Gambar 3.2 Kondensor. c) Pipa kapiler

Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter pipa 1,7 mm dan bahan yang digunakan tembaga. Gambar 3.3 memperlihatkan pipa kapiler yang digunakan :

Gambar 3.3 Pipa Kapiler.

Dalam pembuatan mesin pendingin dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut, penempatan dan penggunaan pipa kapiler sedikit berbeda dengan mesin pendingin standar. Pada mesin pendingin standar, pipa kapiler cukup disambungkan seperti biasa sesuai dengan skema rangkaian mesin pendingin standar. Namun dalam pembuatan mesin pendingin dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut, pipa kapiler dililitkan kesaluran keluar revaporator. Setelah dililitkan perlu dibungkus dengan isolator agar kalor tidak merambat keluar melalui media udara sekitar. Tujuan dari pipa kapiler dililitkan agar kalor yang ada dalam pipa kapiler dapat memanaskan saluran keluar evaporator sehingga saat refigeran masuk ke dalam kompresor dalam keadaan benar-benar gas dan tidak ada campuran cairan. Gambar 3.4a dan Gambar 3.4b memperlihatkan pipa kapiler yang dililitkan melalui saluran keluar evaporator dan diberi isolator berupa gabus dan selotip.

Gambar 3.4a Pipa Kapiler Dililitkan. Gambar 3.4b Pipa Kapiler Diisolasi.

Tujuan dari diberi isolator pada pipa kapiler yang dililitkan adalah agar kalor yang terdapat pada pipa kapiler yang keluar dari kondensor tidak terbuang dan terpengaruh suhu sekitar.

d)Evaporator

Evaporator yang digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin ini dapat dibeli di pasaran. ukuran-ukuran dari evaporator yang dijumpai di pasaran sangat bervariasi. Ukuran evaporator yang digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin ini memiliki panjang pipa 2 m. Gambar 3.5 memperlihatkan evaporator yang digunakan dalam pembuatan alat :

Gambar 3.5 Evaporator.

e) Filter

Dalam pembuatan mesin pendingin harus menggunakan filter untuk menyaring kotoran agar tidak masuk ke dalam sebuah sistem pendingin dan masuk ke dalam kompresor. Filter yang digunakan memiliki dimensi panjang 9 cm dan diameter 19,4 mm. Gambar 3.6 memperlihatkan gambar filter yang digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin :

Gambar 3.6 Filter.

Tabung fluida yang didinginkan

3.2 Peralatan Pendukung Pembuatan Alat

a) Tube cutter

Tube cutter adalah jenis alat yang biasa digunakan untuk memotong pipa. Hasil potongan menggunakan tube cutter akan lebih bersih, lebih cepat, dan lebih nyaman dibandingkan memotong pipa dengan menggunakan gergaji besi. Gambar 3.7 memperlihatkan tube cutter yang digunakan dalam pembuatan alat :

Gambar 3.7 Tube Cutter. b) Pelebar pipa

Pelebar pipa adalah alat yang digunakan untuk memperbesar diameter pada pipa. Ukuran dari diameter alat pelebar pipa sangat bervariasi tergantung dari kebutuhan. Tujuan dari pipa dilebarkan adalah agar saat kedua pipa di sambung dengan las dampat menempel lebih kuat dibanding dengan disambung tanpa melakukan proses pelebaran pipa. Gambar 3.8 memperlihatkan alat pelebar pipa :

Gambar 3.8 Pelebar Pipa. c) Tang

Tang adalah alat bantu yang berbentuk seperti gunting dan berguna untuk mencapit, memotong dan mengencangkan baut. Jenis-jenis dari tang bermacam-macam dibedakan berdasarkan fungsinya. Namun pada pembuatan alat pendingin ini menggunakan tang jenis kombinasi yang sangat membantu dalam proses pengelasan dan pengencangan baut. Gambar 3.9 memperlihatkan tang yang digunakan sebagai alat pembantudalam pembuatan mesin pendingin :

d) Pompa vakum

Pompa vakum adalah salah satu jenis pompa yang bekerja dengan cara menghisap. Suatu sistem pendingin harus dalam keadaan vakum sebelum diisi refrigeran. Untuk mengetahui apakah sudah vakum dapat dilihat pada jarum indikator manometer berada pada 0 bar. Gambar 3.10 memperlihatkan pompa vakum yang digunakan :

Gambar 3.10 Pompa Vakum.

e) Manifold gauge

Manifold gauge adalah alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan pada sistem pendingin. Manifold gauge yang dipakai dalam pembuatan alat ini adalah jenis single manifold gauge. Dalam pembuatan alat ini menggunakan 2 buah single manifold gauge yang akan digunakan untuk mengukur tekanan masuk dan tekanan keluar, jadi membutuhkan 2 jenis manifold gauge yaitu manifold gauge tekanan tinggi dan tekanan rendah. Gambar 3.11 memperlihatkan single manifold gauge tekanan

tinggi (warna merah) dimana angka skala tertera sampai 500 psi. Gambar 3.12 memperlihatkan single manifold tekanan rendah (warna biru) dimana angka skala tertera hanya sampai 220 psi.

Gambar 3.11 Manifold Tekanan Tinggi.

f) Alat las

Dalam pembuatan mesin pendingin dibutuhkan peralatan las yang berguna untuk menyambung besin untuk membuat kerangka ( body mesin), selain itu penyambungan menggunakan alat las juga dibutuhkan dalam penyambungan pipa kapiler dan sambunga pipa-pipa menuju komponen-komponen utama mesin pendingin. Gambar 3.13 memperlihatkan alat las gas yang digunakan untuk menyambung pipa kapiler dan komponen-komponen mesin pendingin. Sedangkan untuk pembuatan body atau kerangka mesin menggunakan las listrik.

Gambar 3.13 Alat Las.

g) Bahan las

Bahan las atau bahan tambah yang digunakan dalam penyambungan pipa kapiler menggunakan bahan tambah perak kuningan dan borak. Untuk bahan tambah borak digunakan jika penyambungan antara tembaga dan besi. Penggunaan bahan tambah dikarenakan pada

proses pengelasan tembaga akan lebih merekat jika menggunakan borak sebagai pengikat dan kuningan / perak sebagai bahan tambah. Gambar 3.14 bahan las perak yang digunakan dalam proses pengelasan pipa kapiler untuk membuat sebuah sistem pendingin.

3.3 Pembuatan Mesin Pendingin

Diagram alir berikut menunjukkan tahap pembuatan mesin pendingin :

Gambar 3.15 Diagram Alir Tahap Pembuatan Mesin Pendingin

Persiapan komponen harus dilakukan sebelum memulai tahap proses pembuatan mesin pendingin. Komponen yang harus dipersiapkan berupa komponen-komponen utama mesin pendingin dan alat bantu yang diperlukan dalam pembuatan mesin pendingin. Hal ini sangat perlu dilakukan karena akan

Perancangan Mesin Pendingin

Persiapan Komponen-komponen Mesin Pendingin

Pengambilan Data T1,T2,T3,T4,P1,P2 dan Tair

Pengolahan Data Win,Qout,Qin dan COP

Selesai

Pemvakuman Mesin Pendingin

Pengisian refrigeran 134a

Penyambungan Komponen-komponen Mesin Pendingin

Uji coba Mulai

mempercepat dan mempermudah proses selanjutnya dalam pembuatan mesin pendingin.

Setelah semua komponen-komponen disiapkan, maka akan dilanjutkan pada proses penyambungan komponen-komponen mesin pendingin. Dalam proses ini pipa kapiler akan disambungkan ke kondensor, evaporator, filter dan kompresor. Pada proses penyambungan komponen-komponen menjadi sebuah sisitem pendingin, tidak boleh ada kebocoran pada saluran-saluranya. Proses penyambungan ini sendiri dilakukan dengan proses pengelasan. Selain penyambungan komponen-komponen utama, penyambungan alat ukur berupa dua buah manifold gauge juga dilakukan dengan teknik pengelasan. Gambar 3.16 memperlihatkan proses penyambungan komponen-komponen mesin pendingin dengan teknik pengelasan. Proses pengelasanya sendiri menggunakan bahan tambah berupa perak/kuningan mengingat bahan yang akan disambung antara tembaga dan tembaga. Namun saat penyambungan antara pipa keluar evaporator ke arah kompresor, menggunakan bahan tambah borak dalam proses pengelasanya karena bahan yang akan disambung antara tembaga dan besi.

Gambar 3.16 Proses Pengelasan

Setelah proses penyambungan selesai, sebuah rangkaian sistem pendingin standar sudah terbentuk. Namun sebelum diisi refrigeran, sebuah sistem pendingin harus divakumkan terlebih dahulu. Proses pemvakuman menggunakan pompa vakum yang sudah disiapkan sebelumnya. Pada proses pemvakuman dapat dilihat juga apakah sebuah rangkaian sistem pendingin yang dibuat mengalami kebocoran pada saat proses penyambungan. Untuk mengetahui terjadinya kebocoran, busa sabun dioleskan pada pipa-pipa atau sambungan-sambungan dalam sistem tersebut. Apabila terdapat gelembung-gelembung udara, dapat dipastikan rangkaian sistem pendingin tersebut terdapat kebocoran dibagian yang diolesi busa sabun dan terdapat gelembung udara disekitarnya. Apabila terjadi kebocoran, harus di tambal ulang dengan cara di las dibagian yang mengalami kebocoran. Setelah sebuah rangkaian sistem tidak mengalami kebocoran, maka proses pemvakuman dapat dilakukan. Untuk menunjukkan rangkaian sistem pendingin tersebut benar-benar vakum dapat dilihat pada manifold gauge yang

sudah terpasang. Apabila jarum pada manifold gauge menunjuk angka dibawah 0, dapat dipastikan rangkaian sistem tersebut sudah vakum dan siap diisi refrigeran. Gambar 3.17 memperlihatkan proses pemvakuman sebuah rangkaian sistem pendingin menggunakan pompa vakum.

Gambar 3.17 Proses Pemvakuman

Setelah rangkaian mesin pendingin dalam kondisi vakum, proses selanjutnya adalah pengisian refigeran. Jenis refrigeran yang digunakan dalam mesin pendingin yang dibuat adalah R134a. Saat proses pengisian berlangsung tekanan pada manifold gauge warna biru (tekanan rendah) akan naik dan menunjuk angka 10 psi. Proses pengisian refrigeran melalui selang yang dihubungkan ke dalam dob yang terhubung pada kompresor. Proses pengisian refrigeran hampir sama dengan saat proses pemvakuman, tapi pada saat proses

pengisian tidak menggunakan alat pompa vakum melainkan menggunakan tabung refrigeran. Gambar 3.18 memperlihatkan proses pengisian refrigeran :

Gambar 3.18 Proses Pengisian Refrigeran .

Setelah rangkaian pendingin diisi dengan refrigeran, proses selanjutnya adalah proses uji coba. Proses uji coba ini sendiri sangat perlu dilakukan untuk mengetahui kinerja mesin pendingin. Saat proses uji coba perlu diperhatikan bagian-bagian penyambungan agar tidak terjadi kebocoran saat proses pengambilan data berlangsung. Selain itu, proses uji coba harus dilakukan menggunakan media yang didinginkan agar tercapai gambaran hasil pendinginan.

Pada saat proses uji coba, diharapkan dapat menyelesaikan masalah-masalah yang terjadi pada rangkaian sistem pendingin, sehingga saat proses pengambilan data tidak mengalami kendala.

3.4 Cara Pengambilan Data

Dalam proses pengambilan data, ada beberapa hal yang perlu dicatat yaitu:

Truangan = suhu ruangan saat pengambilan data, (oC). Vair = volume air yang didinginkan, (m3).

Tair = suhu refrigeran air, (oC).

T1 = suhu refrigeran saat keluar dari evaporator, (oC). T2 = suhu refrigeran saat keluar kompresor, (oC). T3 = suhu refrigeran saat keluar kondensor, (oC). T4 = suhu refrigeran saat keluar pipa kapiler, (oC). P1 = tekanan refrigeran saat masuk kompresor, (Psi). P2 = tekanan refrigeran saat keluar kompresor, (Psi).

Gambar 3.19 Posisi Pengukuran.

Proses pengambilan data diukur setiap 30 menit. Data tekanan diperoleh dari angka yang tertera pada manifold gauge yang telah dipasang pada mesin pendingin. Untuk mengetahui suhu di titik-titik yang ditentukan menggunakan termokopel sebagai input dan thermometer digital sebagai outputnya. Gambar 3.20 memperlihatkan posisi termokopel dan thermometer digital pada saat proses pengambilan data.

Proses Pengambilan data dilakukan di dalam ruangan dengan suhu ruangan 28,5 °C. Aliran angin dan perubahan suhu akibat cuaca diabaikan dalam proses pengambilan data. Gambar 3.21 memperlihatkan saat proses pengambilan data.

Gambar 3.21 Proses Pengambilan Data.

3.5 Cara Pengolahan Data

Dari data yang diperoleh dibuat tabel dan grafik agar mempermudah pemahaman tentang siklus mesin pendingin dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut. Data yang diperoleh juga digunakan untuk mendapatkan nilai entalpi dengan cara melihat grafik P-h diagram. Setelah nilai entalpi diketahui maka dapat digunakan untuk mengetahui karakterisitik mesin pendingin dengan cara menghitung besarnya kerja kondensor, kerja evaporator, kerja kompresor dan COP dari mesin pendingin yang telah dibuat. Rumus-rumus yang digunakan

dalam perhitungan karakteristik mesin pendingin menggunakan rumus persamaan yang sudah dituliskan pada dasar teori.

3.6 Cara Mendapatkan Kesimpulan

Setelah mesin pendingin berhasil dibuat, data pecobaan telah diambil dan perhitungan pengolahan data karakterisitik mesin telah didapat. Nilai COP mesin pendingin dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut dapat dibandingkan dengan mesin pendingin standar dan dapat diperoleh mana yang memberikan nilai COP terbaik.

BAB IV

HASIL PENGAMBILAN DATA DAN PERHITUNGAN

4. 1 Data Hasil Percobaan

Data hasil percobaan untuk mesin pendingin sistem kompresi uap yang disertai proses pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut ditampilkan pada Tabel 4.1 : Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Untuk Tekanan dan Suhu dari Waktu ke Waktu.

NO Waktu (menit) P1 (psi) P2 (psi) T1 (°C) T2 (°C) T3 (°C) T4 (°C) Tair (°C)

1 30 30 210 26,1 80,7 49,3 14,5 12,2

2 60 27 208 20,7 79,5 47,5 12,6 6,5

3 90 25 198 18,6 78,8 46,7 11,6 5,3

4 120 23 197 17,9 78,1 44,6 11,4 4,4

5 150 23 193 17,3 75,4 42,3 10,7 4,1

6 180 20 193 16,9 74,3 40,7 9,8 3,4

7 210 18 188 16,3 72,2 40,1 8,3 3,1

8 220 16 187 15,2 71,5 39,5 7,1 2,0

Keterangan :

Data yang diambil pada suhu ruangan 28,8 °C ( Truangan ).

Media yang didinginkan air dengan volume 3 liter ( Vair ), dan suhuawal 25,1 oC Tair = suhu refrigeran air, (oC).

T1 = suhu refrigeran saat keluar dari evaporator, (oC). T2 = suhu refrigeran saat keluar kompresor, (oC). T3 = suhu refrigeran saat keluar kondensor, (oC). T4 = suhu refrigeran saat keluar pipa kapiler, (oC). P1 = tekanan refrigeran saat masuk kompresor, (Psi). P2 = tekanan refrigeran saat keluar kompresor, (Psi).

Gambar 4.2 memperlihatkan titik-titik atau posisi alat ukur pada saat proses pengambilan data :

Gambar 4.1 Posisi Pengukuran.

4.2 Pengolahan data dan perhitungan

Dari data suhu dan tekanan yang diperoleh dapat digambarkan proses siklus kompresi uap yang terjadi pada mesin pendingin pada P-h diagram refrigeran R-134a.

Gambar 4.2 Proses Siklus Kompresi Uap

Dari P-h diagram refrigeran R-134a diperoleh nilai h1, h2, h3, h4, nilai tersaji pada Tabel 4.2

Tabel 4.2 Besar nilai entalpi (Btu/lb) Waktu (menit) h1 (Btu/lb) h2 (Btu/lb) h3 (Btu/lb) h4 (Btu/lb)

30 116.5 128 56 33

60 116 129 49 30

90 115 131 48 29

120 115 129 48 29

150 114.5 129 47 29

180 114 127 47 28

210 113 128 46 28

220 112 129 46 27

Untuk memudahkan perhitungan, nilai h di nyatakan dalam satuan Standar Internasional dengan satuan kJ/kg. Tabel 4.3 memperlihatkan nilai h dalam satuan kJ/kg.

Tabel 4.3 Besar nilai entalpi (kJ/kg) Waktu (menit) h1 (kJ/kg) h2 (kJ/kg) h3 (kJ/kg) h4 (kJ/kg)

30 270,98 297,73 130,26 76,76

60 269,82 300,05 113,97 69,78

90 267,49 304,71 111,65 67,46

120 267,49 300,05 111,65 67,46

150 266,32 300,05 109,32 67,46

180 265,16 295,40 109,32 65,13

210 262,84 297,73 106,99 65,13

220 260,51 300,05 106,99 62,80

Contoh perhitungan untuk hasil percobaan Tabel 4.3. Pada baris pertama dalam waktu (t) 30 menit. Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui besarnya kerja kompresor, laju aliran kalor yang dilepas kondensor, laju aliran yang dihisap evaporator dan Coefficient Of Performance (COP).

Dari diagram P-h refrigeran R-134a maka nilai : h1 = 270,98 kJ/kg

h2 = 297,73 kJ/kg h3 = 130,26 kJ/kg h4 = 76,76 kJ/kg

1) Kerja Kompresor

Untuk mendapatkan kerja kompresor yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat menggunakan persamaan 2.4 :

Wk = h2 – h1

= 297,73 kJ/kg – 270,98 kJ/kg = 26,75 kJ/kg

Maka kerja kompresor yang didapat saat t = 30 menit adalah 26,75 kJ/kg.

2) Laju aliran yang dilepas kondensor

Untuk mendapatkan laju aliran kalor yang dilepas kondensor yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat menggunakan persamaan 2.5 : Qc = h2 – h3

= 297,73 kJ/kg – 130,26 kJ/kg = 167,47 kJ/kg

Maka laju aliran kalor yang dilepas kondensor yang didapat saat t = 30 menit adalah 167,47 kJ/kg.

3) Laju aliran kalor yang diserap evaporator

Untuk mendapatkan laju aliran kalor yang diserap evaporator yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat menggunakan persamaan 2.6: Qe = h1 – h4

= 270,98 kJ/kg – 76,76 kJ/kg = 194,22 kJ/kg

Maka laju aliran yang diserap evaporator yang didapat dalam t = 30 menit adalah 194,22 kJ/kg.

4) Koefisien Prestasi (COP)

Dengan mengetahui laju aliran kalor yang diterima evaporator 194,22 kJ/kg dan kerja kompresor 26,75 kJ/kg. Untuk mendapatkan koefisien prestasi (COP) yang dihasilkan oleh mesin pendingin, dapat menggunakan persamaan 2.7 :

=

= 7,26

Tabel 4.4 Memperlihatkan nilai kerja kompresor, laju aliran kalor yang dilepas kondensor, laju aliran yang diterima evaporator dan COP di tiap t = 30 menit pengujian :

4.3 Pembahasan

Dari hasil perhitungan kerja kompresor (Win), panas yang dilepas kondensor (Qout), panas yang diserap evaporator (Qin) dan koefisien prestasi (COP) dapat diperoleh grafik hubungan Win, Qout, Qin dan COP dari waktu kewaktu. Waktu (menit) Kerja Kompresor (kJ/kg) Kalor dilepas Kondensor (kJ/kg) Panas diserap Evaporator

(kJ/kg) COP

30 26,75 167,47 194,22 7,26

60 30,23 186,08 200,04 6,62

90 37,22 193,06 200,03 5,37

120 32,56 188,4 200,03 6,14

150 33,73 190,73 198,86 5,89

180 30,24 188,41 200,03 6,61

210 34,89 186,08 197,71 5,66

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Kerja Kompresor Dengan Waktu.

Gambar 4.3. memperlihatkan besar kerja kompresor (Win) dari waktu kewaktu. Bila dinyatakan dalam persamaan Win = 0,00001t3 - 0,005t2 + 0,652t + 10,85 (t dalam satuan menit dan Win dalam satuan kJ/kg) R² = 0,803. Persamaan berlaku untuk t dari 30 menit sampai dengan 220 menit. Kerja kompresor terendah sebesar 26,75 kJ/kg dan tertinggi sebesar 39,54 kJ/kg, sedangkan rata-ratanya sebesar 33,145 kJ/kg.

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Panas Dilepas Kondensor Dengan Waktu. Gambar 4.4 memperlihatkan besar panas yang dilepas kondensor (Qout) dari waktu kewaktu. Bila dinyatakan dalam persamaan Qout = 0,00002t3 - 0,009t2 + 1,322t + 136,6 (t dalam satuan menit dan Qout dalam satuan kJ/kg) R² = 0,932. Persamaan berlaku untuk t dari 30 menit sampai dengan 220 menit. Panas yang dilepas kondensor terendah sebesar 167,47 kJ/kg dan tertingi sebesar 193,06 kJ/kg, sedangakan rata-ratanya sebesar 186,661 kJ/kg.

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Panas Diserap Evaporator Dengan Waktu Gambar 4.5. memperlihatkan besar panas yang diserap evaporator (Qin) dari waktu kewaktu. Bila dinyatakan dalam persamaan Qin = 0,000004t3 - 0,002t2 + 0,289t + 187,7 (t dalam menit dan Qin dalam kJ/kg) R² = 0,820. Persamaan berlaku untuk t dari 30 menit sampai dengan 220 menit. Panas yang diserap evaporator terendah sebesar 194,22 kJ/kg dan tertinggi sebesar 200,04 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 198,57 kJ/kg.

Gambar 4.6. Grafik Hubungan COP Dengan Waktu.

Gambar 4.6. memperlihatkan besar koefisien prestasi (COP) dari waktu kewaktu. Bila dinyatakan dalam persamaan COP = -0,000003t3 + 0,001t2 - 0,115t + 10,07 (t dalan satuan menit) R² = 0,808. Persamaan berlaku untuk t dari 0 menit sampai dengan 220 menit. COP terendah sebesar 5,00 dan tertinggi sebesar 7,26 sedangkan rata-ratanya sebesar 6,06.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari pengujian mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut untuk membekukan air pada bidang berbentuk tabung yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Mesin pendingin yang telah dibuat mampu mendinginkan air 3 liter dalam waktu 220 menit dengan pencapaian suhu air sebesar 2 °C.

2. a) Kerja kompresor terendah yang didapat sebesar 26,75 kJ/kg dan tertinggi sebesar 39,54 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 33,145 kJ/kg, dengan volume air 3 liter dalam waktu 220 menit dengan pencapaian suhu air sebesar 2 °C. Dapat dinyatakan dalam persamaan Win = 0,00001t3 - 0,005t2 + 0,652t + 10,85 (t dalam satuan menit dan Win dalam satuan kJ/kg) R² = 0,803.

b) Panas yang dilepas kondensor terendah sebesar 167,47 kJ/kg dan tertinggi sebesar 193,06 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 186,661 kJ/kg, dengan volume air 3 liter dalam waktu 220 menit dengan pencapaian suhu air sebesar 2 °C. Dapat dinyatakan dalam persamaan Qout = 0,00002t3 - 0,009t2 + 1,322t + 136,6 (t dalam satuan menit dan Qout dalam satuan kJ/kg) R² = 0,932.

c) Panas yang dihisap evaporator terendah sebesar 194,22 kJ/kg dan tertinggi sebesar 200,04 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 198,57

kJ/kg, dengan volume air 3 liter dalam waktu 220 menit dengan pencapaian suhu air sebesar 2 °C. Dapat dinyatakan dalam persamaan Qin = 0,000004t3 - 0,002t2 + 0,289t + 187,7 (t dalam menit dan Qin dalam kJ/kg) R² = 0,820.

3. COP mesin pendingin dari waktu kewaktu besarnya berubah-ubah (tidak konstan). COP terendah sebesar 5,00 dan COP tertinggi sebesar 7,26 sedangkan COP rata-rata dari mesin pendingin sebesar 6,06, dengan volume air 3 liter dalam waktu 220 menit dengan pencapaian suhu air sebesar 2 °C. Dapat dinyatakan dalam persamaan COP = -0,000003t3 + 0,001t2 - 0,115t + 10,07 (t dalan satuan menit) R² = 0,808.

5.2 Saran

Setelah dilakukan pengambilan data dari mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut ada kekurangan dan kelebihan yang perlu di perhatikan, untuk itu perlu adanya saran untuk pengembangan mesin ini, antara lain :

1. Sebelum proses pengambilan data sebaiknya dilakukan pengecekan alat ukur, sehingga saat proses pengambilan data tidak terjadi kendala.

2. Untuk lebih meningkatkan kinerja mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut perlu dilakukan pengembangan pembuatan alat lebih lanjut dengan memperbesar daya kompresor.

DAFTAR PUSTAKA

Dirja, 2004, Dasar Mesin Pendingin, Departemen Pendidikan Nasional, Diakses : Tanggal 06 April 2012.

Frank Kreith. 1986. Principle of Heat Transfer (Prinsip – Prinsip Perpindahan Panas). Erlangga. Jakarta.

Laksana Aji Wedha, 2012, Mesin Pendingin Dengan Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut, Yogyakarta.

Nofrizal, 2008, Perancangan Thermal Dan Elektrikal Solar Cold Stroge Untuk Kapal Nelayan Tradisional, Central Library Universitas Indonesia, Diakses : Tanggal 19 April 2012.

Panggalih Landhung Leo, 2013, Mesin Pendingin Dengan Siklus Kompresi Uap,

Yogyakarta.

Sumanto, 2004, Dasar-dasar Mesin Pendingin, Andi Offset, Yogyakarta. Stoecker, W. F., 1989, Refrigeran dan Pengkondisian Udara, Erlangga, Jakarta. .

vi

Seiring dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya taraf hidup, mesin pendingin semakin banyak dimanfaatkan. Mesin pendingin dapat berfungsi sebagai : refrigerator, freezer, air conditioner (AC). Mengingat peranan dan pentingnya mesin pendingin secara umum, maka diperlukan pengetahuan tentang pembuatan dan pengembangan mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. Tujuan dari pembuatanan mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut yaitu dapat membuat mesin pendingin skala rumah tangga dengan mempergunakan siklus kompresi uap, menghitung kerja kompresor, laju aliran kalor yang diserap evaporator, laju aliran kalor yang dilepas kondensor serta mengetahui COP mesin pendingin.

Mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada siklus kompresi uap memiliki komponen utama yaitu kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator dan filter. Model mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut ini yaitu dengan cara melilitkan pipa kapiler keluar kondensor dengan bagian evaporator. Data yang diambil dalam pengujian mesin pendingin adalah tekanan kerja, suhu di setiap bagian pipa keluar komponen mesin pendingin dan suhu air.

Dari mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dapat diperoleh hasil berupa kerja kompresor (Win), panas yang diserap evaporator (Qin), panas yang dilepas kondensor (Qout), dan COP (Coefficient of

Perfomance) dari mesin pendingin. Mesin pendingin yang telah dibuat mampu mendinginkan air sebanyak 3 liter dalam waktu 220 menit dengan suhu air awal sebesar 25,1°C menjadi sebesar 2 °C. Kerja kompresor terendah yang didapat sebesar 26,75 kJ/kg dan tertinggi sebesar 39,54 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 33,145 kJ/kg. Panas yang dilepas kondensor terendah sebesar 167,47 kJ/kg dan tertinggi sebesar 193,06 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 186,661 kJ/kg. Panas yang dihisap evaporator terendah sebesar 194,22 kJ/kg dan tertinggi sebesar 200,04 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 198,57 kJ/kg. COP terendah sebesar 4,571 dan COP terendah sebesar 5,00 dan COP tertinggi sebesar 7,26 sedangkan COP rata-rata dari mesin pendingin sebesar 6,06.

Kata Kunci : Mesin pendingin, siklus kompresi uap, COP , pemanasan lanjut, pendinginan lanjut.

69

Lampran 5. Cara menentukan besarnya entalpi (h) dari data percobaan keempat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

70

Lampiran 6. Cara menentukan besarnya entalpi (h) dari data percobaan kelima.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

71

Lampiran 7. Cara menentukan besarnya entalpi (h) dari data percobaan keenam.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

72

Lampiran 8. Cara menentukan besarnya entalpi (h) dari data percobaan ketuju.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

73

Lampiran 9. Cara menentukan besarnya entalpi (h) dari data percobaan kedelapan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

vi

INTISARI

Seiring dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya taraf hidup, mesin pendingin semakin banyak dimanfaatkan. Mesin pendingin dapat berfungsi sebagai : refrigerator, freezer, air conditioner (AC). Mengingat peranan dan pentingnya mesin pendingin secara umum, maka diperlukan pengetahuan tentang pembuatan dan pengembangan mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut. Tujuan dari pembuatanan mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut yaitu dapat membuat mesin pendingin skala rumah tangga dengan mempergunakan siklus kompresi uap, menghitung kerja kompresor, laju aliran kalor yang diserap evaporator, laju aliran kalor yang dilepas kondensor serta mengetahui COP mesin pendingin.

Mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut pada siklus kompresi uap memiliki komponen utama yaitu kompresor, kondensor, pipa kapiler, evaporator dan filter. Model mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut ini yaitu dengan cara melilitkan pipa kapiler keluar kondensor dengan bagian evaporator. Data yang diambil dalam pengujian mesin pendingin adalah tekanan kerja, suhu di setiap bagian pipa keluar komponen mesin pendingin dan suhu air.

Dari mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut dapat diperoleh hasil berupa kerja kompresor (Win), panas yang diserap

evaporator (Qin), panas yang dilepas kondensor (Qout), dan COP (Coefficient of

Perfomance) dari mesin pendingin. Mesin pendingin yang telah dibuat mampu mendinginkan air sebanyak 3 liter dalam waktu 220 menit dengan suhu air awal sebesar 25,1°C menjadi sebesar 2 °C. Kerja kompresor terendah yang didapat sebesar 26,75 kJ/kg dan tertinggi sebesar 39,54 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 33,145 kJ/kg. Panas yang dilepas kondensor terendah sebesar 167,47 kJ/kg dan tertinggi sebesar 193,06 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 186,661 kJ/kg. Panas yang dihisap evaporator terendah sebesar 194,22 kJ/kg dan tertinggi sebesar 200,04 kJ/kg sedangkan rata-ratanya sebesar 198,57 kJ/kg. COP terendah sebesar 4,571 dan COP terendah sebesar 5,00 dan COP tertinggi sebesar 7,26 sedangkan COP rata-rata dari mesin pendingin sebesar 6,06.

Kata Kunci : Mesin pendingin, siklus kompresi uap, COP , pemanasan lanjut, pendinginan lanjut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI