PERBANDINGAN KARAKTERISTIK REFRIGERAN R134a DAN R600a PADA UNJUK KERJA MESIN PENDINGIN DENGAN MENGGUNAKAN ETHYLEN GLYCOL SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER SKRIPSI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PERBANDINGAN KARAKTERISTIK REFRIGERAN R134a
DAN R600a PADA UNJUK KERJA MESIN PENDINGIN
DENGAN MENGGUNAKAN ETHYLEN GLYCOL SEBAGAI
REFRIGERAN SEKUNDER

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

Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh
FX. PAMUNGKAS

NIM : 125214103

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ii

COMPARATION OF THE CHARACTERISTIC OF R134a AND

R600a AT COP REFRIGERATOR WITH ETHYLEN GLYCOL
AS SECOND REFRIGERANT

FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

Mechanical Engineering Study Program

By
FX. PAMUNGKAS
Student Number : 125214103

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

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

Yogyakarta, 15 Juli 2014

FX. Pamungkas

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI

TERPUJI

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, penulis mahasiswa Universitas Sanata
Dharma :

Demi

Nama

: FX. Pamungkas

Nomor Mahasiswa

: 125214103

pengembangan

ilmu

pengetahuan,

penulis

memberikan

kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Perbandingan Karakteristik Refrigeran R134a dan R600a
pada Unjuk Kerja Mesin Pendingin dengan
Menggunakan Ethylen Glycol sebagai Refrigeran Sekunder
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian penulis memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan
dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk
kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari penulis maupun memberikan

royalti kepada penulis selama tetap mencantumkan nama penulis sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang penulis buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 15 Juli 2014
Yang menyatakan,

FX. Pamungkas

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

vii

INTISARI

Pada saat ini kebutuhan akan mesin pendingin semakin meluas. Berbagai
macam manfaat yang didapat dalam penggunaan mesin pendingin. Fungsi dari

mesin pendingin antara lain mendinginkan, mendinginkan dan membekukan, serta
mengkondisikan udara. Pada penelitian ini meneliti tentang perbandindingan
karakteristik refrigeran R134a dan R600a serta unjuk kerja dari mesin pendingin.
Tujuan dari penelitian ini adalah membandingkan perpindahan energi kalor
persatuan massa refrigeran pada evaporator, kondensor, menghitung kerja
kompresor persatuan massa, mebandingkan COP aktual dan ideal mesin
pendingin, mebandingkan efisiensi, mebandingkan daya yang dikonsumsi, serta
mebandingkan laju aliran massa refrigeran.
Mesin pendingin pada penelitian ini menggunakan kompresor hermetic
dengan daya 124 watt, kondensor dengan jumlah U sebanyak 12 U, pipa kapiler
berdiameter dalam 0,026 inch sepanjang 2 meter, serta menggunakan evaporator
dengan pipa tembaga berdiameter dalam 0,25 inch sepanjang 8 meter. Penelitian
ini memvariasikan refrigeran primer R134a dan R600a sebagai fluida kerja.
Tekanan kerja yang menjadi acuan adalah tekanan kerja evaporator sebesar 0 psi.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa perpindahan energi kalor rata-rata
persatuan massa pada evaporator dengan menggunakan R600a sebesar 304,99
kJ/kg, sedangkan energi kalor rata-rata dari R134a sebesar 180,97 kJ/kg Kerja
kompresor persatuan massa rata-rata dengan meggunakan R600a sebesar
85,01 kJ/kg, sedangkan kerja persatuan massa rata-rata dari R134a sebesar 62,68
kJ/kg. Perpindahan energi kalor persatuan massa rata-rata pada kondensor dengan

menggunakan R600a sebesar 395,27 kJ/kg, sedangkan untuk R134a sebesar
243,84 kJ/kg. Nilai COP aktual rata-rata untuk R600a sebesar 3,59; sedangkan
untuk R134a sebesar 2,88. Nilai COP ideal rata-rata untuk R600a sebesar 3,92;
sedangkan untuk R134a sebesar 3,55. Nilai rata-rata efisiensi mesin pendingin
untuk R600a sebesar 0,92; sedangkan efisiensi rata-rata untuk R134a sebesar
0,81. Penggunaan daya rata-rata kompresor dengan menggunakan R600a sebesar
149,78 watt, sedangkan penggunaan daya rata-rata untuk R134a sebesar 145,75
watt. Laju aliran massa refrigeran rata-rata dengan menggunakan R134a sebesar
0,0024 kg/s sedangkan laju aliran massa refrigeran rata-rata menggunakan R600a
sebesar 0,0018 kg/s.
Kata kunci : refrigeran, R134a, R600a, COP, mesin pendingin, siklus kompressi
uap.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

viii

ABSTRACT

At the time the demand of refrigerator is getting wider. The advantages
using refrigerator can be obtained. The function of refrigerator can be described
such as cooling, cooling and freezing, and controlling humidity. By this research
comparison of refrigerant R134a and R600a and coefficient of performance were
research. The purpose of the research were calculating comparing heat transfer per
mass unit refrigerant at evaporator and condenser, work per mass unit refrigerant
at compressor, actual COP and ideal COP of refrigerator, efficiency, power, and
mass flow rate refrigerant.
The refrigerator in this research is using hermetic compressor with 124
watt, condenser with 12 U, capiler tube with inside diameter 0,026 inch and length
of 2 meters, copper tube with inside diameter 0,25 inch and length 8 meters. The
research varies primary refrigerant R134a and R600a as working fluid. Working
pressure becoming reference is determine on evaporator by 0 psi.
The result of research process that the average value of heat transfer per
mass unit at evaporator with using R600a is 304,99 kJ/kg, on the contrary average
heat energy from R600a is 180,97 kJ/kg. Average working compressor per mass

unit with using R600a is 85,01 kJ/kg, on the contrary average of work per mass
per mass unit from R134a is 62,68 kJ/kg. Average heat transfer per mass unit at
condenser with using R600a is 395,27 kJ/kg, on the contrary from R134a is
243,84 kJ/kg. Actual COP average from R600a is 3,59; on the contrary for R134a
is 2,88. Ideal COP average from R600a is 3,92; on the contrary for R134a is 3,55.
Average of efficiency refrigerator for R134a is 0,92; on the contrary efficiency
refrigerator for R134a is 0,81. Using power average compressor with using R600a
is 149,78 watt, on the contrary average of power for R134a is 145,75 watt. Mass
flow rate refrigerant average with using R134a is 0,0024 kg/s, on the contrary
mass flow rate refrigerant average with using R600a is 0,0018 kg/s.
Keyword : refrigerant, R134a, R600a, COP, refrigerator, vapor compression cycle

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR NOTASI

Simbol

Keterangan

QC

Energi kalor persatuan massa refrigeran pada evaporator (kJ/kg)

QH

Energi kalor persatuan massa refrigeran pada kondensor (kJ/kg)

Win

Kerja kompresor persatuan massa refrigeran (kJ/kg)

COPaktual

Coefficien of performance aktual mesin pendingin

COPideal

Coefficien of performance ideal mesin pendingin

η

Efisiensi mesin pendingin

P

Daya yang dikonsumsi kompresor (watt)

m

Laju aliran massa refrigeran (kg/s)

h1

Nilai enthalpy refrigeran pada saat keluar evaporator (kJ/kg)

h2

Nilai enthalpy refrigeran pada saat keluar kompresor (kJ/kg)

h3

Nilai enthalpy refrigeran pada saat keluar kondensor (kJ/kg)

h4

Nilai enthalpy refrigeran pada saat masuk evaporator (kJ/kg)

T1

Temperatur keluar evaporator (oC)

T3

Temperatur keluar kondensor (oC)

T5

Temperatur air (oC)

T6

Temperatur ethylen glicol (oC)

T7

Temperatur lingkungan (oC)

P1

Tekanan kerja kondensor (Bar)

P2

Tekanan kerja evaporator (Bar)

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat
dan penyertaan kepada penulis sehingga Skripsi ini dapat selesai tepat waktu.
Penulisan Skripsi ini sebagai salah satu syarat kelulusan studi di Prodi
Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Univesitas Sanata Dharma
Yogyakarta. Adapun penulisan Skripsi ini berjudul : Perbandingan Karakteristik
Refrigeran R134a dan R600a Pada Unjuk Kerja Mesin Pendingin Dengan
Menggunakan Ethylen Glicol Sebagai Refrigeran Sekunder.
Penulis

menyadari

bahwa

dalam

menyelesaikan

penelitian

dan

penyusunan Skripsi ini, penulis melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini,
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si.,M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., sebagai Dosen Pembimbing Skripsi dan
Dosen Pembimbing Akademik..
3. Laboratorium Energi Universitas Sanata Dharma yang menyediakan temapat
dan alat-alat penunjang penelitian ini.
4. A. Agus Dalyanto dan F. Sri Endarwati sebagai orang tua penulis yang telah
memberikan dukungan, baik secara materi maupun spiritual.
5. Vincencia Prasetyanti, Hendrikus Mas Dinda Yudhiputro, Joseph Ch istopher
Mario Diputro dan Alosius Prananto Adi serta seluruh keluarga yang
memberi motivasi dalam penyelesaian studi.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

xi

6. Hilarion Aryo Sekar Prabhadamar dan Lorentius Nico Advery, sebagai teman
kelompok Skripsi.
7. Fransisca Desiana Pranatasari sebagai kekasih yang selalu mendukung dan
memberi semangat.
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan dan menyusunan Skripsi
ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki, untuk itu penulis
mengharapkan masukan, kritik, dan saran dari berbagai pihak untuk dapat
menyempurnakan Skripsi ini. Semoga Skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi
penulis maupun pembaca. Terima kasih.
Yogyakarta, 15 Juli 2014

FX Pmungkas

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

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

i

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

ii

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................

iii

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

iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

v

TITLE PAGE

…………………...

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

vi

INTISARI ......................................................................................................

vii

ABSTRACT

………………………………………………………………. viii

DAFTAR NOTASI

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

KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI

ix

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

x

……......................................................................................

xii

DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL

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

xv

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

xix

BAB I PENDAHULUAN

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

1

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

1

1.2 Tujuan Penelitian

……………………………………………..

3

1.3 Batasan Masalah

……………………………………………..

4

1.4 Manfaat Pelaksanaan

…………………………………………

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori

6

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

7

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

7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.1.1 Siklus Carnot

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

2.1.2 Siklus Kompresi Uap
2.1.3 Refrigeran

7

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

10

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

16

2.1.4. Komponen Mesin Pendingin Refrigeran Kompresi Uap
2.2 Tinjauan Pustaka

18

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

22

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

24

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

24

BAB III PEMBUATAN ALAT
3.1 Persiapan

xiii

3.2 Komponen peralatan pada penelitian

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

25

3.3 Perakitan alat

…………………………………………………

38

3.4 Pengujian alat

…………………………………………………

45

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Obyek uji

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

……………………………………………………..

4.2 Skema alat penelitian

46
46

…………………………………………

46

4.3 Peralatan Penelitian …………………………………………...

48

4.4 Alur penelitian

49

………………………………………………...

4.5 Variasi penelitian

……………………………………………..

4.6 Cara mendapatkan data
4.7 Cara mengolah data

………………………………………

51

…………………………………………..

52

4.8 Cara mendapatkan kesimpulan

……………………………….

54

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

55

……………………………………………….

55

…………………………………………………..

63

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil penelitian
5.2 Perhitungan

50

5.2.1 Perhitungan untuk refrigeran R134a

…………………...

63

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5.2.2 Perhitungan untuk refrigeran R600a
5.3 Pembahasan

…………………..

66

…………………………………………………..

73

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

…………………………………

96

…………………………………………………...

96

…………………………………………………………..

98

6.1 Kesimpulan
6.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xiv

……………………………………………………..

……………………………………………………………….

99
101

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

(a) Skema siklus Carnot (b) T-s diagram siklus Carnot

Gambar 2.2

(a) Skema siklus Carnot balik (b) T-s diagram siklus
Carnot balik

Gambar 2.3

...

8

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

9

(a) Skema siklus kompresi uap. (b) Siklus kompresi uap
dalam T-s diagram.

10

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

Gambar 2.4

Siklus kompresi uap dalam P-h diagram. .........................

11

Gambar 2.5

T-s diagram dari siklus kompresi uap ideal

Gambar 2.6

T-s diagram dari siklus kompresi uap aktual

Gambar 2.7

(a) Kompresor hermetic (b) Kompresor semi hermetic

Gambar 2.8

(a) Kondensor tipe U (b) Kondensor tipe sirip

Gambar 2.9

(a) katup ekspansi (b) pipa kapiler

Gambar 2.10

(a) Evaporator tipe plat (b) Evaporator tipe pipa bersirip

Gambar 3.1

Kompresor hermetic

Gambar 3.2

Kondensor 12 U …………………………………….

26

Gambar 3.3

Pipa kapiler

………………………………………...

26

Gambar 3.4

Evaporator

………………………………………...

27

Gambar 3.5

Cover

……………………………………………...

27

Gambar 3.6

Filter

……………………………………………..

28

Gambar 3.7

(a) High pressure gauge (b) Low pressure gauge

Gambar 3.8

Pipa dengan bentuk T ………………………………

Gambar 3.9

Filler Hole

Gambar 3.10

Niple

Gambar 3.11

Nastro tenuta filettil

.................... 15
16

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

. 19

………….

20

……...…………….. 21
… 21

………………………………... 25

……….

29
29

…………………………………………. 30

………………………………………………
………………………………

Gambar 3.12 (a) Refrigeran primer R134a (b) Refrigeran primer R600a

30
31

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

(c) Refrigeran sekunder ethylen glycol
Gambar 3.13 Meja mesin pendingin
Gambar 3.14 Gas las

………………..

31

……………………………….

32

………………………………….................. 33

Gambar 3.15 Blander las gas

33

……………………………………...

Gambar 3.16 (a) Bahan tambah perak (b) Bahan tambah kuningan
Gambar 3.17 Double pressure gauge
Gambar 3.18 Selang

xvi

...... 34

………………………………

35

……………………………………………...

35

Gambar 3.19 Tube cutter

…………………………………………. 36

Gambar 3.20 Silver brazing flux
Gambar 3.21 Thamzone

…………………………………..

36

………………………………………….

37

Gambar 3.22 Pompa Vakum
Gambar 3.23 Tang meter

……………………………………… 37

…………………………………………. 38

Gambar 3.24 Diagram alur pembuatan mesin pendingin

…………… 38

Gambar 3.25 (a) Pipa evaporator (b) houshing evaporator

…………… 40
… 40

Gambar 3.26 (a) Pembuatan evaporator (b) Evaporator mesin pendingin
Gambar 3.27 (a) Pemasangan kondensor dengan meja (b) bentuk jadi
penggabungan kondensor dengan
Gambar 3.28

…

................................. 41

(a) Sambungan low pressure gauge (b) Sambungan
high pressure gauge

................................................... 42

Gambar 3.29

Proses penyambungan evaporator dengan kompresor

...... 43

Gambar 3.30

Proses pemvakuman

Gambar 3.31

Proses pengisian refrigeran pada sistem

Gambar 4.1

Skema mesin pendingin

Gambar 4.2

Alur penelitian Alur penelitian

Gambar 4.3

Cara pengambilan P-h diagram R134a

………………..

53

Gambar 4.4

Cara pengambilan P-h diagram R600a

………………..

53

………………………………..

44

………………..

44

…………………………….

47

……………………….

49

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 5.1

Ph diagram

Gambar 5.2

Grafik perbandingan perpindahan energi kalor per satuan

………………………………………

massa pada evaporator dari waktu ke waktu.
Gambar 5.3

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

Grafik perpindahan energi kalor per satuan massa pada

................................................... 76

Grafik kerja kompresor per satuan massa dari waktu ke
waktu pada refrigeran R134a.

Gambar 5.7

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

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

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

79

Grafik perpindahan energi kalor per satuan massa pada
kondensor dari waktu ke waktu pada refrigeran R134a.

Gambar 5.10

78

Grafik perbandingan perpindahan energi kalor per satuan
massa pada kondensor dari waktu ke waktu.

Gambar 5.9

77

Grafik kerja kompresor energi kalor per satuan massa dari
waktu ke waktu pada refrigeran R600a.

Gambar 5.8

.... 75

Grafik perbandingan kerja kompresor per satuan massa
dari waktu ke waktu.

Gambar 5.6

74

... 74

evaporator dari waktu ke waktu pada refrigeran R600a.
Gambar 5.5

59

Grafik perpindahan energi kalor per satuan massa pada
evaporator dari waktu ke waktu pada refrigeran R134a.

Gambar 5.4

xvii

.... 80

Grafik perpindahan energi kalor per satuan massa pada
kondensor dari waktu ke waktu pada refrigeran R600a.

...... 81

Gambar 5.11

Grafik perbandingan COP aktual dari waktu ke waktu.

….. 82

Gambar 5.12

Grafik COP aktual dari waktu ke waktu pada refrigeran
R134a.

Gambar 5.13

83

Grafik COP aktual dari waktu ke waktu pada refrigeran
R600a.

Gambar 5.14

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

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

84

Grafik perbandingan COP ideal dari
waktu ke waktu.

......................................................... 85

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 5.15

Grafik COP ideal dari waktu ke waktu pada refrigeran
R134a.

Gambar 5.16

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

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

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

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

....................................................................... 90

Grafik daya kompresor dari waktu ke waktu pada
refrigeran R134a. .....................................................

Gambar 5.22

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

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

93

Grafik laju aliran massa refrigeran dari waktu ke waktu
pada refrigeran R134a.

Gambar 5.25

92

Grafik perbandingan laju aliran massa refrigeran dari
waktu ke waktu.

Gambar 5.24

91

Grafik daya kompresor dari waktu ke waktu pada
refrigeran R600a.

Gambar 5.23

89

Grafik perbandingan daya kompresor dari waktu ke
waktu.

Gambar 5.21

88

Grafik efisiensi mesin pendingin dari waktu ke waktu
pada refrigeran R600a

Gambar 5.20

88

Grafik efisiensi mesin pendingin dari waktu ke waktu pada
refrigeran R134a. .......................................................

Gambar 5.19

86

Grafik perbandingan efisiensi mesin pendingin dari waktu
ke waktu.

Gambar 5.18

86

Grafik COP ideal dari waktu ke waktu pada refrigeran
R600a

Gambar 5.17

xviii

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

94

Grafik laju aliran massa refrigeran dari waktu ke waktu
pada refrigeran R600a.

................................................ 94

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

xix

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1

Tabel pengisian data dalam penelitian

Tabel 5.1

Data penelitian untuk refrigeran R134a pada hari pertama
selama 6 jam.

Tabel 5.2

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

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

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

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

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

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

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

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

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

61

61

62

62

hasil perhitungan untuk refrigeran R134a pada hari
pertama dari waktu ke waktu. ..................................................

Tabel 5.14

60

Data penelitian untuk enthalpy refrigeran R600a pada hari
ketiga selama 6 jam.

Tabel 5.13

60

Data penelitian untuk enthalpy refrigeran R600a pada hari
sekunder selama 6 jam.

Tabel 5.12

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

Data penelitian untuk enthalpy refrigeran R600a pada hari
pertama selama 6 jam.

Tabel 5.11

58

Data penelitian untuk enthalpy refrigeran R134a pada hari
ketiga selama 6 jam.

Tabel 5.10

58

Data penelitian untuk enthalpy refrigeran R134a pada hari
sekunder selama 6 jam

Tabel 5.9

57

Data penelitian untuk enthalpy refrigeran R134a pada hari.
pertama selama 6 jam

Tabel 5.8

57

Data penelitian untuk refrigeran R600a pada hari ketiga
selama 6 jam.

Tabel 5.7

56

Data penelitian untuk refrigeran R600a pada hari sekunder
selama 6 jam.

Tabel 5.6

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

Data penelitian untuk refrigeran R600a pada hari pertama
selama 6 jam.

Tabel 5.5

56

Data penelitian untuk refrigeran R134a pada hari ketiga
selama 6 jam.

Tabel 5.4

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

52

Data penelitian untuk refrigeran R134a pada hari sekunder
selama 6 jam.

Tabel 5.3

……………………..

hasil perhitungan untuk refrigeran R134a pada hari

70

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

sekunder dari waktu ke waktu.
Tabel 5.15

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

71

hasil perhitungan untuk refrigeran R600a pada hari
sekunder dari waktu ke waktu.

Tabel 5.18

71

hasil perhitungan untuk refrigeran R600a pada hari
pertama dari waktu ke waktu. ..................................................

Tabel 5.17

70

hasil perhitungan untuk refrigeran R134a pada hari ketiga
dari waktu ke waktu.

Tabel 5.16

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

xx

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

72

hasil perhitungan untuk refrigeran R600a pada hari ketiga
dari waktu ke waktu.

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

72

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Pada masa kini kebutuhan akan mesin pendingin semakin meningkat.
Berbagai macam mesin pendingin mudah ditemui di berbagai tempat. Dari rumah
tangga, perkantoran, gedung bertingkat, rumah sakit, industri sampai dengan
tempat umum. Berbagai macam mesin pendingin diciptakan manusia sesuai
dengan kebutuhan. Dari kebutuhan untuk menjaga nutrisi pada makanan sampai
menjaga suhu udara stabil sesuai dengan yang diinginkan. Efek yang ditimbulkan
dari mesin pendingin dapat menyebabkan ketergantungan pengguna pada mesin
pendingin.
Banyak manfaat yang didapat dari mesin pendingin. Kandungan vitamin
dalam makanan dapat terjaga ketika makanan tersebut dimasukkan ke dalam
mesin

pendingin.

Contoh pemanfaatan

mesin

pendingin

adalah untuk

mendinginkan dan membekukan ikan yang ditangkap di laut. Meski berada di
kapal berhari-hari, ikan tangkapan masih dalam kondisi segar ketika tiba di tempat
pelelangan/penjual ikan. Hal tersebut dapat terjadi karena ikan-ikan yang
ditangkap oleh para nelayan tidak mengalami proses pembusukan, karena bakteri
tidak dapat hidup pada suhu yang rendah. Dalam bidang medis, mesin pendingin
dimanfaatkan untuk mengawetkan jenazah yang tidak dikenal, yang kemudian
digunakan sebagai obyek penelitian para mahasiswa kedokteran.

1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2

Pada dasarnya pembusukan adalah proses degradasi jaringan pada tubuh
jenazah yang terjadi sebagai akibat proses autolisis dan aktivitas mikroorganisme.
Pembusukan sangat optimal terjadi pada temperatur sekitar 70oF - 100oF atau pada
temperatur 21,1oC - 37,8°C. Pembusukan akan melambat bila terperatur berada di
bawah 50oF (10oC) atau di atas 100oF (37,8oC) menurut Ferryal Basbeth, (2005).
Salah satu alasan mesin pendingin diciptakan adalah untuk mengawetkan jenazah.
Pada dasarnya

mesin pendingin dibedakan

menjadi dua obyek

pendinginan. Jenis mesin pendingin yang pertama adalah mesin pendingin yang
mendinginkan dan atau membekukan obyek suatu fluida cair atau makanan. Jenis
mesin pendingin yang sekunder adalah mesin pendingin yang di pregunakan
untuk mengkondisikan udara. Contoh mesin pendingin untuk mendinginkan dan
membekukan fluida cair atau makanan adalah freezer, chest freezer, kulkas,
showcase, ice maker dan lain-lain. Contoh dari mesin pendingin yang
dipergunakan untuk mengkondisikan udara adalah air conditioner, chiller,
incubator dan lain-lain.
Komponen utama dari mesin pendingin dengan siklus kompresi uap adalah
kompresor, kondensor, pipa kapiler atau katub ekspansi dan evaporator.
Komponen tambahan dalam mesin pendingin adalah filter dan thermostate.
Masing-masing bagian tersebut saling berkaitan satu sama lain. Mesin pendingin
juga membutuhkan fluida kerja. Fluida kerja mesin pendingin disebut dengan
refrigeran.
Refrigeran merupakan bagian yang penting dari mesin pendingin.
Refrigeran menerima kerja dari kompresor sehingga tekanan dari refrigeran

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3

menjadi naik. Naiknya tekanan refrigeran menyebabkan naiknya suhu dari
refrigeran. Turunnya temperatur dan tekanan refrigeran terjadi pada pipa kapiler.
Hal itu terjadi karena diameter dalam pipa kapiler sangat kecil sehingga tekanan
dari refrigeran menjadi turun.
Refrigeran terdiri dari berbagai macam. Salah satu dari refrigeran adalah
R134a. Antonijevic, (2008) membandingkan penggunaan refrigeran R134a
dengan CO2. CO2 bisa menjadi refrigeran yang ramah lingkungan tetapi daya
kompresor dari mesin pendingin yang menggunakan CO2 memerlukan daya
kompresor 10 kali lebih besar dari mesin pendingin yang menggunakan refrigeran
R134a. Dengan daya kompresor 10 kali lebih besar, maka ukuran dari pipa yang
dibutuhkan juga lebih tebal. Nasrudin, (2011) mencampurkan antara refrigeran
R600a dengan CO2. Variabel yang dibandingkan adalah kadar dari CO2 dalam
sistem refrigerasi autocascade.
Beberapa penelitian di atas membuktikan bahwa refrigeran adalah hal
yang menarik untuk diteliti. Peneliti tertarik untuk membandingkan refrigeran
R134a dengan refrigeran R600a sebagai refrigeran primer. Fungsi utama dari
mesin pendingin pada penelitian ini adalah mendinginkan ethylen glycol. Ethylen
glycol adalah refrigeran sekunder yang berfungsi untuk mendinginkan beban yang
diletakkan pada evaporator. Beban yang diletakkan di evaporator pada penelitian
ini adalah air.

1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4

a. Membuat mesin pendingin yang dipergunakan untuk mendinginkan refrigeran
sekunder yaitu ethylen glycol.
b. Membandingkan

refrigeran

R134a

dan

R600a

dengan

menghitung

perpindahan energi kalor per satuan massa refrigeran pada evaporator,
menghitung kerja yang dilakukan kompresor per satuan massa, dan
menghitung perpindahan energi kalor per satuan massa refrigeran kondensor,
dengan menggunakan refrigeran R134a dan refrigeran R600a.
c. Membandingkan refrigeran R134a dan R600a dengan menghitung coefficient
of performance aktual (COP aktual) dan coefficient of performance ideal
(COP ideal).
d. Membandingkan refrigeran R134a dan R600a dengan menghitung efisiensi
dari mesin pendingin.
e. Mengukur arus dan tegangan listrik yang digunakan kompresor pada mesin
pendingin setiap melakukan pencatatan tekanan saat menggunaka refrigeran
R134a dan R600a.
f. Membandingkan daya yang digunakan kompresor pada mesin pendingin saat
menggunaka refrigeran R134a dan R600a.
g. Membandingkan laju aliran massa refrigeran pada mesin pendingin saat
menggunaka refrigeran R134a dan R600a.

1.3 Batasan Masalah
Dalam mesin pendingin banyak aspek yang berpengaruh untuk
mendapatkan hasil yang maksimal. Maka dari itu, penulis memberikan batasan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5

permasalahan dalam skripsi ini. Batasan permasalahan dalam skripsi ini antara
lain :
a. Mesin pendingin ini dengan menggunakan siklus kompresi uap dalam bekerja.
b. Refrigeran yang digunaka dalam mesin pendingin ini adalah R134a dan
refrigeran yang digunakan sebagai pembanding adalah R600a.
c. Mesin pendingin menggunakan refrigeran sekunder berupa ethylen glycol
pada evaporator.
d. Komponen yang terdapat dalam mesin pendingin terdiri dari beberapa
komponen utama. Komponen utama dari mesin pendingin ini antara lain
adalah :


Kompresor berjenis hermetic kompresor yang digunakan untuk refrigeran
R-12. Kompresor yang digunakan berdaya 124 watt, arus listrik 0,92
ampere, beda potensial 220 VAC, frekuensi 50/60 Hz dan 1 phase.



Kondensor yang digunakan berjenis 12 U, kondensor standar yang
digunakan pada mesin pendingin berdaya 124 watt.



Filter dengan jenis 1 banding 2. Jenis 1 banding 2 adalah 1 lubang masuk
dan 2 lubang keluar.



Pipa kapiler berdiameter 0,026 inch dengan panjang 2 m.



Evaporator dengan pipa tembaga berdiameter 0.25 inch dengan panjang 8
m.

e. Pada rangkaian mesin pendingin menggunakan satu high pressure gauge yang
merupakan tekanan kerja kondensor. Kapasitas high pressure gauge adalah 0
psi sampai 500 psig.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

6

f. Pada rangkaian mesin pedingin menggunakan satu low pressure gauge yang
merupakan tekanan kerja evaporator. Kapasitas low pressure gauge adalah 0
psi sampai 250 psig.
g. Coefficient of performance (COP) dihitung dari karakteristik yang didapat dari
mesin pendingin didasarkan pada kondisi ideal kerja siklus kompresi uap.
h. Tekanan kerja refrigeran di evaporator adalah 0 psig.

1.4 Manfaat Pelaksanaan
Manfaat yang diharapkan dari penelitian skripsi ini adalah :
a. Sebagai sumber informasi dari unjuk kerja mesin pendingin.
b. Sebagai sumber inspirasi dalam memodifikasi mesin pendingin.
c. Bagi penulis, memberi pengalaman bagaimana membuat mesin pendingin
dengan siklus kompresi uap untuk ukuran skala rumah tangga.
d. Bagi penulis, mampu memahami cara kerja mesin pengingin.
e. Menjadi sumber referensi bagi masyarakat untuk meneliti mesin pendingin.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori
Sistem refrigerasi merupakan sistem yang berfungsi sebagai penjaga suhu
pada suatu tempat agar tetap dingin bila dibanding dengan suhu di sekitarnya.
Pada dasarnya kalor mengalir secara alami dari suhu tinggi ke suhu yang lebih
rendah. Dalam sistem refrigerasi kompresi uap, perpindahan kalor dipindahkan
dari daerah bersuhu rendah ke daerah yang bersuhu lebih tinggi. Hal itu dapat
terjadi dikarenakan adanya pemberian kerja pada sistem kompresi uap.
2.1.1. Siklus Carnot
Siklus Carnot merupakan siklus yang yang bersifat reversibel internal.
Dalam siklus ini terdiri dari empat proses, proses tersebut antara lain dua proses
adiabatik dan dua proses isotermal. Pada siklus ini tedapat dua reservoir termal
dan masing-masing temperatur tersebut bersuhu TH dan TC . Siklus pada Gambar
2.1 dan Gambar 2.2 merupakan diagram dari siklus Carnot :


Proses 1-2 : Gas dikompresi secara adiabatik ke titik 2 menuju temperatur TH.
Proses ini disebut dengan kompresi adiabatik.



Proses 2-3 : Rangkaian diletakkan pada reservoir panas dengan temperatur TH.
Gas berekspansi secara isotermal dan menerima energi QH dari reservoir panas
melalui proses perpindahan kalor. Proses ini disebut dengan ekspansi
isotermal.

7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI



8

Proses 3-4 : Gas berekspansi secara adiabatik hingga temperatur menjadi turun
ke TC dengan kondisi sistem yang terisolasi. Proses ini disebut dengan
ekspansi adiabatik.



Proses 4-1 : Rangkaian diletakan pada reservoir dingin dengan temperatur TC.
Gas terkompresi secara isotermal ke keadaan awal dengan melepaskan kalor
QC ke reservoir dingin melalui proses sistem perpindahan panas. Proses ini
disebut dengan kompresi isotermal.

(b)

(a)

Gambar 2.1 (a) Skema siklus Carnot (b) T-s diagram siklus Carnot

Siklus Carnot merupakan siklus yang reversibel maka pada proses 2-3
perbedaan temperatur antara refrigeran dan reservoir panas memiliki perbedaan
yang sangat kecil. Demikian juga untuk proses 4-1.
Siklus

Carnot

dapat

dilakukan

secara

terbalik.

Energi

yang

dipindahkannya pun selalu sama. Letak reservoir panas dan dingin berada pada
tempat atau letak yang sama tetapi arah dari perpindahan energi tersebut

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

9

berlawanan atau terbalik. Maka siklus seperti ini disebut siklus refrigerator atau
pompa kalor refrigerator. Siklus ini terdiri dari empat proses. Proses tersebut
ialah:


Proses 1-2 : Gas berekspansi secara isotermal pada suhu TC. Proses ini
menerima energi QC dari reservoir dingin dengan sistem perpindahan kalor.
Proses ini disebut dengan ekspansi isotermal.



Proses 2-3 : Gas dikompresi secara adiabatik hingga mencapai tekanan TH.
Proses ini disebut dengan kompresi adiabatik.



Proses 3-4 : Gas dikompresi secara isotermal pada TH. Proses ini melepaskan
energi QH ke reservoir panas melalui proses sistem perpindahan panas. Proses
ini disebut dengan kompresi isotermal.



Proses 4-1 : Gas berekspansi secara adiabatik sehingga temperatur dari proses
ini menurun ke TC. Proses ini disebut dengan ekspansi adiabatik.

(a)

(b)

Gambar 2.1 (a) Skema siklus Carnot balik (b) T-s diagram siklus Carnot
balik

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

10

2.1.2. Siklus Kompresi Uap
Sistem kompresi uap adalah siklus yang paling umum digunakan saat ini.
Jika dibandingkan antara Gambar 2.3 dengan Gambar 2.2, sekunder gambar
tersebut menunjukkan kesamaan antara siklus kompresi uap dengan Carnot balik.
Perbedaannya adalah siklus Carnot balik menggunakan turbin, sedangkan siklus
kompresi uap menggunakan katup ekspansi atau pipa kapiler.

(a)

(b)

Gambar 2.3 (a) Skema siklus kompresi uap (b) Siklus kompresi uap
dalam T-s diagram
Dalam siklus kompresi uap, terdiri dari dua penukar kalor yaitu pada
evaporator dan kondensor. Dalam kompresi uap terdiri dari empat komponen. Dua
komponen yang lain adalah kompresor dan katup ekspansi atau pipa kapiler.
Untuk menghitung setiap proses dalam kompresi uap, maka perhitungan
menggunakan enthalpy. Enthalpy merupakan energi yang terdapat dalam sistem

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

11

dengan notasi h (kJ/kg). Enthalpy didapat dari P-h diagram yang menggambarkan
hubungan antara pressure dengan enthalpy.

Gambar 2.4 Siklus kompresi uap dalam P-h diagram
Dalam siklus kompresi uap, sistem menggunakan refrigeran sebagai fluida
kerja. Pada saat refrigeran melewati evaporator, beban energi kalor yang berada
dalam evaporator atau dalam ruang refrigerasi menguapkan refrigeran. Maka
energi kalor per satuan massa yang diserap evaporator dapat dihitung dengan
persamaan (2.1) (Moran dan Howard, 2004) :
QC  h1  h4

(2.1)

Q C merupakan energi yang diserap oleh evaporator atau bisa disebut kapasitas

refrigerasi (kJ/kg) .
Setelah melewati evaporator, refrigeran dikompresi oleh kompresor.
Diasumsikan di kompresor tidak ada energi yang keluar dari sistem. Maka kerja
yang dilakukan per satuan massa yang dilakukan oleh kompresor dapat dihitung
dengan persamaan (2.2) :
Win  h2  h1

(2.2)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

12

Dengan Win merupakan laju energi yang diberikan kompresor per satuan massa
refrigeran.
Setelah melewati kompresor, refrigeran mengalir ke kondensor. Di
kondensor, refrigeran megalami kondensasi atau pengembunan.

Refrigeran

melepas kalor dari sistem ke lingkungan. Maka perpindaan energi kalor per satuan
massa pada kondensor dapat dihitung dengan persamaan (2.3) :
QH  h2  h3

(2.3)

Dengan Q H merupakan energi yang dilepas ke lingkungan.
Tahap terakhir dari proses pada sistem yaitu ketika refrigeran melewati
pipa kapiler. Tekaan dari refrigeran akan turun sehingga tekanan refrigeran berada
pada tekanan evaporator. Pada proses ini, terjadi proses isoenthalpy. Maka dari itu
nilai enthalpy di pipa kapiler dinyatakan dengan persamaan (2.4) :
h3  h4

(2.4)

Aliran dari refrigeran yang berada dalam sistem, mengalir terus menerus
selama refrigeran yang menjadi fluida kerja tersebut mendapatkan kerja dari
kompresor. COP aktual dari sistem dapat dihitung dengan persamaan (2.5) :
COPaktual 

QC h1  h4

Win h2  h1

(2.5)

Dengan COPaktual merupakan COP refrigeran dari sistem. Untuk menghitung
ukuran kinerja maksimum atau COP ideal dalam suatu sistem dapat menggunakan
persamaan (2.6) :

COPideal 

TC
TH  TC

(2.6)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

13

Dengan TC merupakan temperatur yang ada di evaporator dan TH merupakan
temperatur yang ada di kondensor. Temperatur tersebut ditunjukkan dengan
Kelvin scale atau skala Kelvin K  . Penggunaan skala Kelvin dikarenakan skala
Kelvin mempunyai rasio yang sama dengan nilai perpindahan kalor yang diserap
dan kalor yang dilepas dari sistem. Temperatur 0 derajat Kelvin merupakan
temperatur terendah dan temperatur ini disebut sebagai zero absolute atau nol
absolut. Konversi Celcius ke Kelvin sebagai (2.7) :
K  O C  273,16

(2.7)

Maka dari itu, dari persamaan (2.5) dan (2.6) dapat diperoleh efisiensi dari sistem
dapat dihitung dengan persamaan (2.8) :



COPaktual
COPideal

 h1  h4 


h2  h1 


 TC 


 TH  TC 

(2.8)

Dengan  merupakan efisiensi dari sistem.
Dalam siklus kompresi uap, siklus yang terjadi dalam suatu sistem dapat
berupa siklus kompresi uap ideal dan siklus kompresi uap actual. Persamaanpersamaan diatas dapat digunakan untuk menghitung energi yang masuk dalam
sistem Q C dan energi yang keluar dari sistem ke lingkungan QH .
Pada sistem ini, penggunaan energi atau daya yang diserap oleh sistem
dapat ditinjau dari arus dan tegangan yang dikonsumsi kompresor. Penggunaan
energi tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan (2.9) (Tipler, 1991) :

P  I V

(2.9)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

14

Dengan P merupakan daya (watt), I merupakan arus (ampere), dan V merupakan
tegangan (volt). Persamaan (2.9) dapat menunjukan daya yang dikonsumsi oleh
kompresor.
Refrigeran mendapat kerja dari kompresor sehingga refrigeran mengalir
dari proses yang satu ke proses yang lain. Laju aliran massa dari refrigeran dapat
dihitung dengan persamaan (2.10) (Cengel, 2006) :

m 

Dengan

P
(h2  h1 )

(2.10)

merupakan laju aliran massa dari refrigeran merupakan besarnya daya

yang diperlukan kompresor untuk melakukan kerja .
2.1.2.1. Siklus Kompresi Uap Ideal
Siklus kompresi uap ideal merupakan siklus kompresi uap yang
mengabaikan irreversibilitas dalam evaporator, kondensor, dan kompresor.
Diabaikannya irrversibilitas dalam kondensor dan evaporator akan hilangnya
penurunan tekanan akibat gesekan yang terjadi. Sedangkan irreversibilitas di
kompresor diabaikan maka tidak ada perpindahan kalor yang terjadi akibat panas
yang disebabkan kerja yang dilakukan oleh kompresor kelingkungan sistem.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

15

Gambar 2.5 T-s diagram dari siklus kompresi uap ideal


Proses 1-2 : kompresi isentropic refrigeran dari posisi 1 ke tekanan kondensor
di titik 2.



Proses 2-3 : perpindahan panas dari refrigeran saat mengalir ketika tekanan
konstan di kondensor. Refrigeran berubah phase menjadi cair di posisi 3.



Proses 3-4 : proses penghambatan dari posisi 3 menuju campuran 2 phase cair
dan gas di posisi 4.



Proses 4-1 : perpindahan panas ke refrigeran terjadi pada tekanan konstan
melewati evaporator untuk mengahkiri siklus.
Semua proses yang terjadi merupakan proses bersifat internal reverbel

terkecuali pada preoses penghambatan. Walaupun melibatkan sifat irreversible,
siklus ini umumnya disebut siklus kompresi uap ideal.
2.1.2.2. Siklus Kompresi Uap Aktual
Siklus kompresi uap merupakan siklus kompresi uap yang sebenarnya.
Siklus ini melibatkan sifat irreversible dari sistem. Pada Gambar 2.6 ditunjukkan
bahwa suhu dari evaporator lebih rendah dari suhu sekitar evaporator TC dan suhu

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

16

di kondensor lebih tinggi dari suhu sekitar kondensor TH . Hal ini menunjukkan
bahwa terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem Q C dan dari sistem ke
lingkungan QH .

Gambar 2.6 T-s diagram dari siklus kompresi uap aktual
Pada gambar ditunjukkan bahwa terjadi perubahan entropy pada
kompresor. Hal ini menunjukkan bahwa proses 1-2 merupakan proses
polyentropy. Dengan kata lain, ada energi yang hilang dari kompresor ke
lingkungan. Pada Gambar 2.5 juga memperlihatkan adanya pendinginan lanjut
yang ada di kondensor dan juga ada pemanasan lanjut di evaporator.
2.1.3. Refrigeran
Refrigeran dalam mesin pendingin digunakan sebagai fluida kerja.
Refrigeran itu sendiri merupakan fluida yang dipakai untuk menghisap panas dari
suatu tempat atau suatu benda. Jika bertitik tolak pada pendingin dengan
menggunakan siklus kompresi uap (vapor compression cycle), refrigeran
merupakan media kerja yang berubah phase secara bolak balik (Ricky Gunawan,
1988). Pada mesin pendingin kompresi uap, refrigeran menerima kerja dari

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

17

kompresor. Komponen dari mesin pendingin yang menggunakan siklus kompresi
uap menyebabkan refrigeran mengalami perubahan phase. Pada saat refrigeran
keluar dari compresor, phase refrigeran berupa gas. Pada saat refrigeran berada di
kondensor, refrigeran mengalami perubahan phase menjadi cair jenuh. Beban
suhu yang ada di evaporator digunakan untuk menguapkan refrigeran, sehingga
phase refrigeran menjadi uap kembali.
2.1.3.1. Refrigeran Primer
Refrigeran primer merupakan refrigeran yang digunakan dalam sistem
kompresi uap (Stoecker dan Jones, 1989). Refrigeran primer menerima kerja pada
mesin pendingin siklus kompresi uap. Tekanan refrigeran naik saat keluar dari
compresor. Dengan naiknya tekanan maka uhu refrigeran juga mengningkat.
Tekanan refrigeran menurun ketika melewati katup ekspansi atau pipa kapiler.
Suhu refrigeran juga menurun ketika tekanan refrigeran menurun.
Pada penelitian ini, refrigeran primer yang digunakan adalah refrigeran R134a dan refrigeran R-600a. Sekunder refrigeran itu dibandingkan untuk mencari
nilai COP. COP didapat dari laju aliran kalor QC  dibagi dengan daya compresor

Win  yang digunakan. Fungsi utama dari refrigeran primer adalah mendinginkan
refrigeran sekunder. Refrigeran primer menyerap kalor dari beban refrigeran
sekunder sehingga refrigeran sekunder dapat mendinginkan beban yang ada di
evaporator.
a. Refrigeran R134a
Refrigeran R134a merupakan refrigeran yang mempunyai rumus kimia
CH2FCF3. Refrigeran ini mempunyai titik didih normal pada tekanan 1 atm

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

18

sebesar -26,06oC. Temperatur dan pressure kritis dari refrigeran R600a adalah
101,08oC dan 4060 kPa pada pengukuran absolut.
b. Refrigeran R600a
Refrigeran R600a merupakan refrigeran dengan nama lain Isobutana.
Rumus kimia dari refrigeran R600a adalah (CH3)3CH. Refrigeran ini mempunyai
titik didih normal pada tekanan 1 atm sebesar 260oK – 264oK. Temperatur dan
pressure kritis dari refrigeran R600a adalah 135oC dan 3.65 MPa.
2.1.3.2. Refrigeran Sekunder
Refrigeran sekunder adalah fluida yang mengangkut kalor dari bahan yang
sedang didinginkan ke evaporator pada mesin refrigerasi (Stoecker dan Jones,
1989). Refrigeran sekunder yang digunakan dalam penelitian ini adalah ethylen
glycol. Fungsi ethylen glycol dalam penelitian ini adalah sebagai bendingin dari
beban yang ada dalam evaporator. Ethylen glycol merupakan senyawa alkohol
yang memiliki satu gugus hidroksi (-OH). Alkohol yang memiliki satu gugus –OH
disebut senyawa polialkohol. Senyawa kimia ethylen glycol adalah merupakan
fluida yang mempunyai titik beku kurang dari 0oC. Beban yang didinginkan
adalah berupa air.
2.1.4. Komponen Mesin Pendingin Refrigeran Kompresi Uap
Mesin pendingin kompresi uap merupakan suatu sistem yang terdiri dari
beberapa proses. Proses-proses utama dari mesin pendingin kompresi uap adalah
proses kompresi yang berada di kompresor, proses kondensasi yang berada di
kondensor, proses penurunan yang tekanan berada di pipa kapiler atau katup
ekspansi, dan proses evaporasi yang berada di evaporator.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

19

a. Kompresor
Compresor adalah bagian dari mesin pendingin yang berfungsi untuk
menaikkan tekanan refrigeran (Sumanto, 1989). Phase refrigeran ketika masuk
dan keluar dari compresor berupa gas. Kondisi refrigeran yang keluar dari
compresor berupa gas panas lanjut. Suhu gas refrigeran yang keluar dari
compresor lebih tinggi dari suhu kerja yang berada di kondensor.
Jenis compresor yang biasa digunakan di freezer adalah compresor dengan
tipe semi hermetic. Hal tersebut dikarenakan torak dengan motor listrik berada di
dalam satu ruangan yang sama dan antara torak dan motor listrik terdapat
transmisi.

(a)

(b)

Gambar 2.7 (a) Kompresor hermetic (b) Kompresor semi hermetic
b. Kondensor
Kondensor berfungsi sebagai tempat kondensasi atau pengembunan
refrigeran (Sumanto, 1989). Kalor yang berada di kondensor di lepaskan ke
lingkungan. Proses yang berlangsung pada kondensor terdiri dari dua proses.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

20

Proses yang pertama adalah proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas
lanjut menuju ke gas jenuh. Proses yang sekunder ialah perubahan phase
refrigeran dari phase gas ke phase cair. Pada proses penurunan suhu refrigeran
dari gas panas lanjut ke gas jen